[论文解读] Inflato-Natural Leptogenesis: Leptogenesis in Chromo-Natural and Gauge Inflations

Azadeh Maleknejad, Mahdiyar Noorbala+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 2012

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 13被引用 17

一句话总结

本文提出了一种名为'inflato-natural leptogenesis'的机制，即在具有非阿贝尔规范场（如色自然和规范-膨胀模型）的模型中，由于其宇称破坏的张量模式谱，通过引力手征异常在暴胀期间实现轻子生成。该机制在可行的参数范围内自然生成了与观测到的质子-光子比一致的轻子不对称性。

ABSTRACT

A scenario of leptogenesis was introduced in [1] which works during inflationary period within standard model of particle physics setup. In this scenario lepton number is created by the gravitational chiral anomaly which has a non-zero expectation value for models of inflation driven by pseudoscalar field(s). Here, we observe that models of inflation involving non-Abelian gauge fields, e.g. the chromo-natural inflation [2] or the gauge-flation [3], have a parity-violating tensor mode (graviton) spectrum and naturally lead to a non-vanishing expectation value for the gravitational chiral anomaly. Therefore, one has a natural leptogenesis scenario associated with these inflationary setups, inflato-natural leptogenesis. We argue that the observed value of baryon-to-photon number density can be explained in a natural range of parameters in these models.

研究动机与目标

• 探索在具有非阿贝尔规范场的模型中，轻子生成是否能自然地在暴胀期间发生。
• 确定引力手征异常生成非零轻子数不对称性的条件。
• 证明在色自然和规范-膨胀情景中可实现观测到的质子-光子比。
• 建立暴胀动力学与通过引力反常实现重子生成之间的联系。

提出的方法

• 分析包含赝标量场和非阿贝尔规范场的暴胀模型，如色自然暴胀和规范-膨胀。
• 识别这些模型中存在宇称破坏的张量模式谱，这在量子层面破坏了洛伦兹不变性。
• 计算引力手征异常的期望值，该异常与轴向流耦合并导致轻子数违反。
• 利用异常诱导的轻子数产生来驱动暴胀阶段的轻子生成。
• 通过sphaleron过程将产生的轻子不对称性与观测到的质子-光子比联系起来。
• 评估参数空间，以确定是否能自然地再现观测到的不对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有非阿贝尔规范-暴胀场的模型中，是否能通过引力手征异常在暴胀期间实现轻子生成？
• RQ2 宇称破坏的张量模式谱在使异常获得非零期望值方面起什么作用？
• RQ3 暴胀期间产生的轻子不对称性如何与观测到的质子-光子比相关？
• RQ4 色自然和规范-膨胀模型的参数是否与成功的轻子生成相容？
• RQ5 引力反常机制是否能无需微调解释观测到的物质-反物质不对称性？

主要发现

• 由于其宇称破坏的张量模式谱，引力手征异常在色自然和规范-膨胀模型中获得了非零期望值。
• 该异常为暴胀期间轻子数的自然生成提供了机制，从而实现inflato-natural轻子生成。
• 由此产生的轻子不对称性可通过sphaleron跃迁转化为重子不对称性。
• 在模型参数的自然范围内可实现观测到的质子-光子比。
• 该机制与非阿贝尔规范场在暴胀中的动力学本质相关，为暴胀与重子生成提供了一个统一的框架。