[논문 리뷰] The inflaton-curvaton scenario in the MSSM and predictions for non-Gaussianity

Anupam Mazumdar, S. Nadathur|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 20.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 알려진 게이지 및 요카다 상호작용을 갖는 가시세계 장들에서 유래하는 인플라톤-커바톤 시나리오의 실현을 제안한다. 붕괴 생성물의 급속한 열화는 이소커비처 perturbation을 방지하고, $f_{\text{NL}} \sim \mathcal{O}(10-1000)$의 관측 가능한 비정규성을 가능하게 하며, 이는 LHC에서 측정 가능한 미세 구조적 매개변수에 의해 완전히 결정된다.

ABSTRACT

We provide a model in which both the inflaton and the curvaton are obtained from within the minimal supersymmetric Standard Model, with known gauge and Yukawa interactions. Since now both the inflaton and curvaton fields are successfully embedded within a visible sector, their decay products thermalize very quickly and before the electroweak scale. This results in two important features of the model: firstly, there will be no residual isocurvature perturbations, and secondly, observable non-Gaussianities may be generated with the non-Gaussianity parameter $f_{NL}\sim {\cal O}(10-1000)$ being determined solely by microscopic parameters which can be constrained at the LHC.

연구 동기 및 목표

• 기타 알려진 게이지 및 요카다 상호작용을 사용하여 최소 초대칭 표준모형(MSSM) 내에서 인플라톤과 커바톤 장을 모두 통합하는 것.
• 전자약 스케일 이전에 붕괴 생성물이 급속히 열화되어 잔여 이소커비처 편미분이 발생하지 않도록 보장하는 것.
• LHC에서 측정 가능한 미세 구조적 매개변수에 의해만 결정되는 관측 가능한 비정규성을 생성하는 것.
• 가시세계 맥락 내에서 초기 우주의 곡률 편미분을 위한 현상학적으로 타당하고 검증 가능한 프레임워크를 제공하는 것.

제안 방법

• 기타 알려진 게이지 및 요카다 상호작용을 사용하여 MSSM 장의 구성요소로 인플라톤과 커바톤을 통합하여 그 역학을 정의하는 것.
• 전자약 스케일 이전에 두 장의 붕괴 생성물이 급속히 열화되어 이소커비처 모드가 발생하지 않도록 보장하는 것.
• 열화 조건을 사용하여 이소커비처 편미분을 억제하고 곡률 편미분 스펙트럼을 안정화하는 것.
• 커바톤 메커니즘을 사용하여 비정규성 매개변수 $f_{\text{NL}}$을 계산하며, 그 결과는 MSSM 매개변수에만 의존한다.
• Yukawa 결합 및 소프트 질량과 같은 미세 구조적 매개변수와 $f_{\text{NL}}$을 연결하며, 이는 LHC에서 측정 가능한 것이다.
• LHC 프레임워크 내에서 $f_{\text{NL}} \sim \mathcal{O}(10-1000)$가 정밀 조정 없이도 달성 가능함을 보여주는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기타 알려진 게이지 및 요카다 상호작용만을 사용하여 MSSM 내에서 인플라톤과 커바톤을 일관적으로 실현할 수 있는가?
• RQ2 이 시나리오에서 붕괴 생성물의 급속한 열화가 우주론적 영향을 미치는 바는 무엇인가?
• RQ3 LHC에서 측정 가능한 매개변수에 의해 결정되는 $f_{\text{NL}}$ 값의 관측 가능한 비정규성이 생성될 수 있는가?
• RQ4 이 모형은 열화로 인해 이소커비처 편미분을 성공적으로 피할 수 있는가?
• RQ5 이 모형이 예측하는 $f_{\text{NL}}$ 값의 범위는 무엇이며, 이는 MSSM 매개변수와 어떻게 연관되는가?

주요 결과

• 모형은 알려진 게이지 및 요카다 상호작용만을 사용하여 MSSM 내에서 인플라톤과 커바톤을 성공적으로 통합하였다.
• 전자약 스케일 이전에 붕괴 생성물이 급속히 열화되어 잔여 이소커비처 편미분이 제거되었다.
• 비정규성 매개변수 $f_{\text{NL}}$은 MSSM 매개변수에 따라 $\mathcal{O}(10-1000)$의 범위로 예측되었다.
• $f_{\text{NL}}$의 값은 LHC에서 측정 가능한 미세 구조적 매개변수, 즉 요카다 결합 및 소프트 질량에 의해 완전히 결정되었다.
• 미래의 콜라이더 실험에서 검증 가능한 비정규성 예측을 제공하는 모형이 되었다.
• 이 프레임워크는 가시세계 내에서 인플레이션과 곡률 편미분 생성을 통합하여, 이국적인 장이나 세부 구조가 필요 없도록 하였다.