[论文解读] N=2 Supersymmetry and de Sitter space

Рената Каллош|ArXiv.org|Sep 21, 2001

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 58被引用 44

一句话总结

该论文提出了一种在德西特空间中的新型N=2超对称杂交暴胀模型，其中向量多重态和带电超多重态生成一个具有慢滚德西特相的势能，随后通过瀑布相变进入一个超对称基态。该模型通过诺特定预势三重态的非零真空期望值，实现超 conformal 对称性的软性破缺，从而实现德西特空间，为早期宇宙暴胀和晚期宇宙加速提供统一机制，且最终保持未破缺的N=2超对称性。

ABSTRACT

We present a (unique?) possibility of de Sitter solution in the framework of N=2 supersymmetry (hypersymmetry). We show that a model with a vector and a charged hypermultiplet has a hybrid inflation type potential. It leads to a slow-roll regime in de Sitter type background with all supersymmetries broken spontaneously. Beyond the bifurcation point the waterfall stage abruptly brings the system into a ground state with 2 unbroken supersymmetries. De Sitter stage exists under condition that the superconformal SU(2,2|2) symmetry of the model is softly broken down to N=2 supersymmetry by the vev of the Killing prepotential triplet P^r. This hybrid hypersymmetry model may describe P-term inflation and/or acceleration of the universe at the present epoch.

研究动机与目标

• 探讨德西特解是否能在N=2超对称理论中一致实现，解决扩展超引力中德西特不稳定性这一长期问题。
• 构建一个德西特空间并非源于宇宙学常数，而是源于具有自发超对称性破缺的杂交暴胀势能的模型。
• 证明在慢滚条件下，德西特相具有动力学稳定性，并通过瀑布相变进入一个超对称基态。
• 将该机制与早期宇宙暴胀和当前宇宙加速联系起来，提出一个统一的宇宙膨胀理论框架。

提出的方法

• 该模型基于一个带有向量多重态和带电超多重态的全局SU(2,2|2)超共形理论，耦合至N=1超引力。
• 引入一个法伊谢特-伊利乌波利斯（FI）项ξ = √(2Λ)，软性破缺超共形对称性，同时保持N=2超对称性。
• 从Kähler势和超势导出标量势，得到具有德西特谷和瀑布相的杂交暴胀型势能。
• 该势能依赖于三个标量场：一个来自向量多重态，两个来自超多重态，临界点位于|Φ₃| = √(ξ/g)。
• 系统在德西特谷中缓慢演化，直至到达分叉点，触发快速瀑布相变至超对称真真空。
• 诺特定预势三重态P³的非零真空期望值P³是稳定德西特相并实现该相变的关键。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不违反扩展超引力约束的前提下，德西特解能否在N=2超对称理论中实现？
• RQ2 在具有自发超对称性破缺的N=2超对称框架下，杂交暴胀机制如何运作？
• RQ3 诺特定预势三重态在稳定德西特相并实现向未破缺超对称基态的过渡中起什么作用？
• RQ4 该模型能否在一个单一理论框架内描述早期宇宙暴胀和当前宇宙加速？
• RQ5 在特定参数关系下，该N=2模型中的杂交势能是否等价于已知的F项或D项暴胀势能？

主要发现

• 当λ² = 2g²时，该模型的势能与文献[24]中的F项暴胀势能以及文献[26]中的D项势能完全相同。
• 只有当超共形SU(2,2|2)对称性通过诺特定预势三重态P³的非零真空期望值被软性破缺时，德西特相才存在。
• 瀑布相变的临界点位于|Φ₃| = √(ξ/g) ≈ 1.1×10¹⁶ GeV，对应于大统一尺度。
• 该模型预测在德西特谷中存在一个漫长的慢滚相，随后迅速过渡至一个宇宙学常数为零的超对称基态。
• 当g² ≪ 3×10⁻⁶时，宇宙弦对密度扰动的贡献被抑制，而暴胀扰动保持完整，表明该模型具有可行的宇宙学情景。
• 该模型通过要求两个标量场驱动过渡，避免了单场模型中永恒加速的问题，实现了在有限时间内弛豫至超对称基态。