[论文解读] Self-complete chaotic inflation

Hyun Min Lee|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 3被引用 3

一句话总结

本文提出了一种具有非共形动能项的自洽混沌 inflation 模型，该模型稳定了二次 inflation 动力学，实现了亚普朗克标度的 inflaton 场值下的慢滚 inflation。该模型在保持与 BICEP2 兼容的预测的同时，通过大场重标度解决了普朗克标度以下的单位性破坏问题。

ABSTRACT

We consider a general chaotic inflation model with non-canonical kinetic term, resulting in attractor solutions for the quadratic inflation. The form of the kinetic term and the potential is fixed due to the requirement that the inflation model is a quadratic form in the large field values of the inflaton. We show that a large coupling in the non-canonical kinetic term allows for the slow-roll inflation with sub-Planckian field values of the inflaton and the successful predictions of the quadratic inflation in light of BICEP2 results are maintained in our model. We find that due to the large rescaling of the inflaton field in the vacuum, there is no unitarity problem below the Planck scale.

研究动机与目标

• 通过引入非共形动能项来解决混沌 inflation 中的单位性问题。
• 保持二次 inflation 的成功预测，特别是与 BICEP2 结果一致的预测。
• 通过场重标度实现亚普朗克标度 inflaton 场值下的慢滚 inflation。
• 推导出一个自洽 inflation 模型，其中动能项和势能由大场二次行为唯一确定。

提出的方法

• 在 inflaton 拉格朗日量中引入非共形动能项，以在大场区域修改动力学。
• 在模型在大场值下退化为二次形式的约束下，推导有效势能和动能项。
• 应用吸引子解法技术，证明尽管具有非共形结构，慢滚条件仍保持稳定。
• 进行场重标度分析，证明在普朗克标度以下单位性得以保持。
• 利用大场极限下二次行为的要求，唯一确定动能项和势能的形式。

实验结果

研究问题

• RQ1 非共形动能项是否能在保持二次 inflation 预测的同时，稳定亚普朗克标度 inflaton 值下的慢滚 inflation？
• RQ2 非共形动能项中的大耦合如何影响模型在普朗克标度以下的单位性？
• RQ3 大场值下要求二次行为对动能项和势能形式施加了何种约束？
• RQ4 吸引子解机制在该设置中能在多大程度上确保 inflation 动力学的鲁棒性？

主要发现

• 由于非共形动能项中存在大耦合，该模型实现了亚普朗克标度 inflaton 场值下的慢滚 inflation。
• 吸引子解机制稳定了 inflation 轨迹，确保了慢滚条件的鲁棒性。
• 该模型成功重现了二次 inflation 的 BICEP2 兼容预测，包括张量标量比。
• 由于真空中大场重标度的作用，该模型避免了普朗克标度以下的单位性破坏。