[논문 리뷰] Vacuum Bubble in an Inhomogeneous Cosmology: A Toy Model

Willy Fischler, Chethan Krishnan외 2명|arXiv (Cornell University)|2007. 11. 21.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 우주상수를 가진 비균일한 우주배경에서 진공 버블의 전파를 일반화된 Lemaître-Tolman-Bondi 계량을 사용하여 모델링한다. 관측 불변 및 버블 내부 좌표계에서 버블 역학이 디Sitter 시공간에서의 것과 유사하게 나타나며, 곡률 비균일성에도 불구하고 터널링 버블의 진화가 강건함을 시사한다.

ABSTRACT

Abstract: We study the propagation of bubbles of new vacuum in an inhomogeneous generalized Lemaître-Tolman-Bondi background that includes a cosmological constant. This exemplifies the classical evolution of a tunneling bubble through a metastable state with curvature inhomogenities, and will be relevant in the context of the Landscape. For the inhomogeneity profiles that we analyzed, we find that in terms of the invariant coordinates on the bubble (and in terms of the inside coordinates), the evolution is qualitatively similar to that of vacuum bubble propagation on a de Sitter background. Our setup should also be a

연구 동기 및 목표

• 비균일한 곡률이 메타안정한 진공 상태에서 진공 버블의 핵형성과 전파에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해.
• 공간적 비균일성과 우주상수를 가진 배경을 통해 터널링 버블의 고전적 진화를 모델링하기 위해.
• 비균일성이 균일한 디Sitter 시공간과 비교할 때 버블 역학을 상당히 변화시키는지 평가하기 위해.
• 스트링 이론의 지형 구조 맥락에서 진공 붕괴를 이해하는 데 관련된 장난감 모델을 제공하기 위해.

제안 방법

• 우주상수를 가진 비균일한 우주배경을 기술하기 위해 일반화된 Lemaître-Tolman-Bondi 계량을 사용한다.
• 곡률 시공간에서의 버블 핵형성 및 전파의 체계를 적용하여 새로운 진공 버블의 역학을 분석한다.
• 버블 월드시트 상의 관측 불변 좌표를 사용하여 좌표의 기하학적 왜곡 없이 진화를 연구한다.
• 내부 및 외부 시공간 좌표에서 버블의 진화를 분석하여 다양한 기준 프레임 간의 역학을 비교한다.
• 비균일성 프로파일을 특정하게 고려하여 그 영향이 버블 팽창과 곡률 효과에 미치는 영향를 평가한다.
• 버블의 진화를 모델링하기 위해 고전장 이론과 일반상대성이론에 기반한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 배경 계량의 공간적 비균일성이 진공 버블의 전파에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 우주상수가 비균일한 시공간에서 버블 핵형성과 팽창의 역학을 어떻게 변화시키는가?
• RQ3 관측 불변 좌표계에서의 버블 진화는 표준 디Sitter 시공간에서의 진화와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 곡률 비균일성이 터널링 과정과 버블 기하학을 어느 정도 수정하는가?
• RQ5 이 비균일 모델에서의 버블 역학은 균일한 디Sitter 배경에서의 것과 정성적으로 일치하는가?

주요 결과

• 관측 불변 좌표계에서 진공 버블의 진화는 균일한 디Sitter 시공간에서의 것과 유사하게 나타난다.
• 버블 내부 좌표계의 관점에서 볼 때, 역학은 여전히 디Sitter 배경에서의 것과 정성적으로 유사하다.
• 분석한 비균일성 프로파일은 버블 팽창의 총적인 정성적 행동을 상당히 변화시키지 않는다.
• 우주상수가 존재하더라도 고려된 비균일한 설정에서 버블의 전파가 방해받지 않는다.
• 이 모델은 메타안정한 가짜 진공 상태에서의 중간 비균일성에 대해 진공 붕괴 과정이 강건할 수 있음을 지지한다.
• 결과는 지형 구조 시나리오의 진공 붕괴 예측이 작은 비균일성에 대해 안정적일 수 있음을 시사한다.