[论文解读] An inflationary model with large tensor and small scalar nongaussianities

J. Cook, Lorenzo Sorbo|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2013

Cosmology and Gravitation Theories被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种暴胀模型，通过一个随时间演化的赝标量场与暴胀场引力耦合，并放大矢量场涨落，从而产生大的张量非高斯性与可忽略的标量非高斯性。由于手征性守恒，产生的张量模式具有手征性且主导于标量模式，进而在平面天空近似下导致宇宙微波背景（CMB）极化谱中可观测的宇称破坏信号。

ABSTRACT

We study a model of inflation where the scalar perturbations are almost gaussian while there is sizable (equilateral) nongaussianity in the tensor sector. In this model, a rolling pseudoscalar gravitationally coupled to the inflaton amplifies the vacuum fluctuations of a vector field. The vector sources both scalar and tensor metric perturbations. Both kinds of perturbations are nongaussian, but, due to helicity conservation, the tensors have a larger amplitude, so that nongaussianity in the scalar perturbations is negligible. Moreover, the tensors produced this way are chiral. We study, in the flat sky approximation, how constraints on tensor nongaussianities affect the detectability of parity violation in the Cosmic Microwave Background. We expect the model to feature interesting patterns on nongaussianities in the polarization spectra of the CMB.

研究动机与目标

• 探索张量非高斯性较大而标量非高斯性可忽略的暴胀模型。
• 研究一个随时间演化的赝标量场与引力相互作用在暴胀期间放大矢量场涨落的作用。
• 研究张量非高斯性如何通过平面天空近似影响CMB中宇称破坏的可探测性。
• 预测由手征张量模式引起的CMB极化谱中的可观测信号。

提出的方法

• 引入一个在暴胀期间演化的赝标量场，其与暴胀场及一个矢量场存在引力耦合。
• 利用平面天空近似分析CMB极化功率谱及其对张量非高斯性的响应。
• 应用手征性守恒原理，证明尽管张量和标量模式均具有非高斯性，但张量涨落仍占主导地位。
• 计算张量和标量度规扰动的非高斯性参数，重点关注等边类型。
• 分析所产生张量模式的手征性及其对CMB宇称破坏的影响。
• 推导由手征张量非高斯性引起的CMB B模和E模极化谱的预期图案。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否存在一种暴胀模型，可在保持标量非高斯性可忽略的同时产生大的张量非高斯性？
• RQ2 一个随时间演化的赝标量场与矢量场的引力耦合如何产生非高斯度规扰动？
• RQ3 手征性守恒在抑制标量非高斯性相对于张量非高斯性的相对大小方面起什么作用？
• RQ4 张量非高斯性如何影响CMB中宇称破坏的可探测性？
• RQ5 手征张量非高斯性在CMB极化谱中会引发何种独特图案？

主要发现

• 该模型在张量部分产生显著的等边非高斯性，而标量非高斯性因手征性守恒而可忽略。
• 张量模式具有手征性，源于赝标量耦合，可能在CMB中形成宇称破坏的潜在信号。
• 平面天空近似表明，张量非高斯性在CMB极化功率谱上留下显著印记。
• 该模型预测由于张量涨落的手征性，CMB B模和E模极化谱中会出现可观测的图案。
• 对张量非高斯性的约束显著影响CMB中宇称破坏的可探测性，使该模型成为探索基础物理的有力工具。