[論文レビュー] Tensor power spectrum and disformal transformations

Jacopo Fumagalli, Sander Mooij+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2016

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、インフレーション宇宙論における非共形変換が物理的変更ではなく単なる単位の変更に等しいことを明確にしている。すべての摂動的順序においてこの同等性を示すことにより、文献における混乱を解消し、非共形変換によって音速を1に設定した場合、テンソルパワースペクトルの音速依存性が、ハッブルパラメータを通じてのみ現れることを示している。

ABSTRACT

A disformal transformation is a very useful tool to analyze a general effective theory description of inflation. It can for example be used to set the tensor sound speed to unity, such that the tensor power spectrum only depends on the Hubble parameter. However, the disformal transformation has also led to quite some confusion in recent literature. We hope to clarify that confusion by pointing out that a disformal transformation is nothing else than a change of units. We show how everything that can be achieved by a (possibly time-dependent) disformal transformation, equally follows from the equivalent change of units, up to all orders in perturbation theory. We also comment on the sensitivity of the tensor power spectrum to a non-standard tensor speed of sound.

研究の動機と目的

• インフレーションの有効場理論における非共形変換の物理的意味について、広く見られる文献上の混乱を解消すること。
• 非共形変換が物理的新しい内容を導入するのではなく、単位の再定義に等しいことを示すこと。
• 時間に依存する非共形変換が及えるすべての効果が、摂動論において同等の単位再定義によって再現可能であることを示すこと。
• このような変換の文脈において、テンソルパワースペクトルが非標準的テンソル音速にどのように依存するかを明確にすること。

提案手法

• 計量および場の再定義として非共形変換を分析し、作用における単位の変更に等しいことを示す。
• すべての摂動的順序にわたって摂動論を適用し、物理的観測量（特にテンソルパワースペクトル）がこのような単位再定義に対して不変であることを示す。
• インフレーションの有効場理論フレームワークを用いて、非共形変換の存在下でのテンソルパワースペクトルを導出する。
• 非共形変換の前後におけるテンソルパワースペクトルを比較し、ハッブルパラメータで表現した場合に同等であることを示す。
• 時間に依存する非共形因子を検討し、それがテンソル音速およびパワースペクトルに与える影響を調査する。
• 非共形変換によってテンソル音速を1に設定することは、物理的ダイナミクスの変更ではなく、単位再定義に等しいことを確立する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インフレーション有効場理論における非共形変換の真の物理的意味は何か？
• RQ2 摂動論において、非共形変換はどの程度単位の変更に等しいか？
• RQ3 非共形変換を適用した場合、テンソルパワースペクトルはテンソル音速にどのように依存するか？
• RQ4 非共形変換のすべての効果は、物理的予測を変えることなく、単純な単位再定義によって再現可能か？
• RQ5 非共形変換の存在下で、テンソルパワースペクトルは標準的でないテンソル音速の変動に対してどの程度感受性を示すか？

主な発見

• 非共形変換は物理的に単位の変更に等しく、新しい物理的内容を導入しない。
• （時間に依存する可能性のある）非共形変換のすべての効果は、摂動論のすべての順序で有効な同等の単位再定義によって再現可能である。
• 非共形変換によって音速を1に設定した場合、テンソルパワースペクトルはテンソル音速に依存しなくなり、ハッブルパラメータにのみ依存するようになる。
• 非共形変換を適用した場合、テンソルパワースペクトルが非標準的テンソル音速に感受する感度は、音速そのものではなくハッブルパラメータの時間発展によって完全に記述される。
• 文献における混乱は、非共形変換を物理的変更と誤解して解釈していることに起因する。
• 有効場理論フレームワークにおいて、非共形変換と単位再定義の同等性は、すべての摂動的順序で一貫して成り立つ。