[論文レビュー] A Note on the Trans-Planckian Censorship Conjecture

Alex Kehagias, Antonio Riotto|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2019

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、de Sitter空間におけるブラックホール熱力学から、スワームランド距離予想が自然に生じることを主張している。高速ロールインフレーション中、見かけの事象の地平線は常に宇宙的事象の地平線の内側にある。さらに、ベケンシュタインとハッブルのエントロピー限界が独立して同じ予想を導くことを示し、それによってその予想が基本的な熱力学的原理に裏打ちされていることを強化している。

ABSTRACT

We discuss the Swampland Distance Conjecture in the framework of black hole thermodynamics. In particular, we consider black holes in de Sitter space and we show that the Swampland Distance Conjecture is a consequence of the fact that apparent horizons are always inside cosmic event horizons whenever they exist in the case of fast-roll inflation. In addition, we show that the Bekenstein and the Hubble entropy bounds for the entropy in a region of spacetime lead similarly to the same conjecture.

研究の動機と目的

• スワームランド距離予想の起源がブラックホール熱力学の枠組み内でどのように生じるかを調査すること。
• 高速ロールインフレーション中のde Sitter空間において、見かけの事象の地平線と宇宙的事象の地平線の関係を分析すること。
• 特に、ベケンシュタインとハッブルのエントロピー限界がスワームランド距離予想を示唆するかどうかを調査すること。
• 予想を物理的原理に基づいて、現象論的仮定ではなく、熱力学的導出によって確立すること。

提案手法

• ブラックホールを伴うde Sitter時空の因果的構造を分析し、見かけの地平線と宇宙的地平線を比較すること。
• 高速ロールインフレーション中、見かけの地平線が存在するのは、常に宇宙的地平線に囲まれている場合に限ることを適用すること。
• 地平線で囲まれた領域に対してベケンシュタインエントロピー限界を適用し、スカラー場の距離に関する制約を導出すること。
• 同じ時空領域にハッブルエントロピー限界を適用し、同等の制約を導出すること。
• 得られた制約をスワームランド距離予想の形と比較し、同等性を同定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高速ロールインフレーション中のde Sitter空間において、見かけの事象の地平線が宇宙的事象の地平線に含まれるという事実が、スワームランド距離予想を示唆するか？
• RQ2 ブラックホールおよび宇宙論的地平線の文脈において、ベケンシュタインエントロピー限界がスワームランド距離予想を再現できるか？
• RQ3 ハッブルエントロピー限界も、ベケンシュタイン限界と同程度に、同じ予想に到達できるか？
• RQ4 スワームランド距離予想は、de Sitter時空において、どの程度まで基本的な熱力学的原理から導出可能か？

主な発見

• スワームランド距離予想は、高速ロールインフレーション中のde Sitter空間において、見かけの地平線が常に宇宙的地平線に含まれるという幾何的制約から導かれる。
• 地平線で囲まれた領域にベケンシュタインエントロピー限界を適用すると、スカラー場の距離に関する制約が得られ、その形はスワームランド距離予想と一致する。
• ハッブルエントロピー限界も同様のスカラー場距離に関する制約を導き、両限界が独立して予想を支持していることが示された。
• したがって、この予想は、恣意的仮定ではなく、基本的な熱力学法則の結果であることが示された。