[論文レビュー] Dynamically broken Supergravity, Starobinsky-type inflation and running vacuum: towards a fundamental cosmic picture

Spyros Basilakos, Nick E. Mavromatos|arXiv (Cornell University)|May 17, 2015

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、重力子を質量を持つ重力エドロンを統合することで、量子補正による真空中の崩壊に起因するスタロビンスキー型インフレーションを実現するスーパーグラビティ（SUGRA）における量子場理論フレームワークを提案する。モデルは動的かつ自然に放射支配時代への滑らかな脱出を達成し、真空エネルギー密度の摂動的整合性を保つことで、インフレーションと現在のダークエネルギー時代を統一的に記述する。これは宇宙進化の根本的な場の理論的基盤を提供する。

ABSTRACT

We describe the primeval inflationary phase of the early Universe within a quantum field theoretical (QFT) framework that can be viewed as the effective action of vacuum decay in the early times. Interestingly enough, the model accounts for the “graceful exit” of the inflationary phase into the standard radiation regime. The underlying QFT framework considered here is Supergravity (SUGRA), more specifically an existing formulation in which the Starobinsky-type inflation (de-Sitter background) emerges from the quantum corrections to the effective action after integrating out the gravitino fields in their (dynamically induced) massive phase. We also demonstrate that the structure of the effective action in this model is consistent with the generic idea of renormalization group (RG) running of the cosmological parameters, specifically it follows from the corresponding RG equation for the vacuum energy density as a function of the Hubble rate, ��(H). Overall our combined approach amounts to a concrete-model realization of inflation triggered by vacuum decay in a fundamental physics context which, as it turns out, can also be extended for the remaining epochs of the cosmological evolution until the current dark energy era.

研究の動機と目的

• スーパーグラビティにおける初期宇宙インフレーションの根本的な量子場理論フレームワークの構築を目的とする。
• 恣意的な機構を用いずに、インフレーションから放射支配時代への滑らかな脱出を説明することを目的とする。
• 同じRGランゲの真空エネルギー密度記述を通じて、初期インフレーション期と現在のダークエネルギー時代を統一的に結びつけることを目的とする。
• スタロビンスキー型インフレーションが、動的質量を持つ重力エドロンの下で自然に量子補正から生じることを示すこと。

提案手法

• スーパーグラビティフレームワーク内で質量を持つ重力エドロン場を統合することで得られる有効作用を定式化する。
• 得られた量子補正付き有効作用を用いて、ド・ジッター的インフレーション期を記述する。
• 再生化群（RG）技術を用いて、ハッブル定数に依存する真空エネルギー密度 ρ_vac(H) を導出する。
• 有効作用が宇宙論的パラメータのRG発展と整合することを保証する。
• インフレーション期が動的崩壊を通じて滑らかに放射時代に移行するモデルを構築する。
• 同じRGランゲメカニズムを用いて、遅い時点におけるダークエネルギー時代を記述するようにフレームワークを拡張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スタロビンスキー型インフレーションは、スーパーグラビティの文脈でどのように量子補正から生じるのか？
• RQ2 質量を持つ重力エドロン期が、真空中の崩壊によってインフレーションを引き起こす役割を果たすのか？
• RQ3 有効作用はどのようにして、インフレーションから放射支配時代への滑らかな脱出を保証するのか？
• RQ4 真空エネルギー密度 ρ_vac(H) のランゲが、単一の場の理論的枠組みの中でインフレーションとダークエネルギーを統一できるのか？
• RQ5 このモデルは、宇宙論的パラメータの再生化群発展と整合的か？

主な発見

• モデルは、スーパーグラビティフレームワーク内で質量を持つ重力エドロンを統合した後、量子補正効果としてスタロビンスキー型インフレーションを実現する。
• 有効作用の構造のおかげで、インフレーションから放射支配時代への滑らかな脱出が動的に達成される。
• 有効作用は、ハッブル定数に依存する真空エネルギー密度 ρ_vac(H) の再生化群ランゲと整合的である。
• 同じRGランゲメカニズムを通じて、インフレーションと現在のダークエネルギー時代を統一的に記述するフレームワークを提供する。
• このモデルは、量子重力的文脈において真空中の崩壊によって引き起こされるインフレーションの、明確で根本的な場の理論的実現を提供する。