[論文レビュー] INFLATION VERSUS THE COSMOLOGICAL MODULI PROBLEM

Gia Dvali|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 1995

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、一般の超対称理論における超重力理論において、インフレーション期のモジュライ質量が、平坦な方向を安定化するF項またはD項のエネルギー密度の支配的寄与により、通常はハッブルパラメータと同等またはそれ以上であることを示している。これは、標準的なインフレーション的シナリオですら、微調整や特異な力学的機構を必要とせず、宇宙論的モジュライ問題を自然に解決できることを示唆している。

ABSTRACT

We show that in generic supergravity theories the mass of the moduli during inflation is larger (or at least of the same order of magnitude) than the Hubble constant. This fact does not depends on the details of the inflation and on the value of the Hubble parameter during it. The reason is that inflationary universe is dominated by large F-term (or D-term) density which is higher than the SUSY breaking scale in the present minimum and stabilizes the flat directions of the supersymmetric vacua. Therefore, in general even standard inflationary scenarios (with large H) may solve the cosmological moduli problem.

研究の動機と目的

• 長寿命なモジュライ粒子がビッグバン核合成や構造形成を破壊する可能性があるため、超対称宇宙論における主要な障害である宇宙論的モジュライ問題を解決すること。
• 追加のメカニズムや微調整を必要としない、標準的なインフレーション的シナリオがモジュライ問題を解決できるかどうかを調査すること。
• 一般の超対称理論におけるインフレーション期のモジュライ質量とハッブルパラメータの関係を特定すること。
• インフレーション期にF項またはD項のエネルギー密度が平坦な方向を自然に安定化させ、それによりモジュライ質量が増加することを確立すること。
• インフレーション期において、特定のインフレーションモデルに依存せず、モジュライ質量が一般的にハッブルスケールと同等またはそれ以上に大きいことを示すこと。

提案手法

• 平坦な方向を有する超対称理論の解析的分析に焦点を当て、インフレーション期の有効ポテンシャルを検討すること。
• インフレーション期に支配的となるエネルギー密度がF項またはD項の真空中エネルギーであることを特定し、これが超対称性の破れを引き起こし、モジュライ質量を上げることを示すこと。
• 超ポテンシャルとケーラー・ポテンシャルを用いて、インフレーション真空におけるモジュライ場の有効質量を計算すること。
• モジュライ質量スケールとハッブルパラメータを比較し、高エネルギー密度のため、前者が後者を上回るか同等であることを示すこと。
• インフレーション期におけるF項またはD項の大きな寄与が平坦な方向の安定性に与える影響を評価すること。
• この振るまいが、特定のインフレーションメカニズムやハッブルパラメータの値に依存しない、超対称理論の一般的な性質であることを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的なインフレーション的シナリオは、追加の仮定なしに宇宙論的モジュライ問題を解決できるか？
• RQ2 超対称理論におけるインフレーション期に、ハッブルパラメータとモジュライ場の質量の関係は何か？
• RQ3 なぜ一般モデルにおいてインフレーション期にモジュライ質量がハッブルスケールを超える傾向にあるのか？
• RQ4 インフレーション期にF項またはD項エネルギーが支配的であることで、平坦な方向が安定化され、危険な後続の崩壊が抑制されるのか？
• RQ5 異なる超対称理論フレームワークにおいて、インフレーションによるモジュライ問題の解決はモデルに依存しないか？

主な発見

• 一般の超対称理論において、インフレーション期のモジュライ質量は、特定のインフレーションモデルに依存せず、一般的にハッブルパラメータと同等またはそれ以上に大きい。
• インフレーション期のF項またはD項エネルギー密度が、モジュライ質量を引き上げ、平坦な方向を安定化させ、危険な長寿命崩壊を抑制する。
• この安定化は、インフレーション期のエネルギー密度が現在の超対称性破れスケールを上回るため、モジュライ場に顕著な質量ギャップを生じさせる。
• この結果は、ハッブルパラメータが大きくても、標準的なインフレーション的シナリオが自然に宇宙論的モジュライ問題を解決できることを示唆する。
• 微調整や特別な力学的機構は不要であり、解決は超対称理論の一般的構造とインフレーション期のエネルギー支配的性質に起因する。
• ハッブルパラメータの値に依存せず、広範なモデルクラスにわたって成立するため、強固である。