2014 Fiscal Year Research-status Report
Modified Supergravity Models of Cosmological Inflation and Particle Production in Early Universe
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26400252
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
SERGEI V.Ketov 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70347269)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | inflation / modified gravity / supergravity / dark energy / string theory |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１つのカイラル超場によって、Linde型のカオティックインフレーション及びStarobinsky型のインフレーションを記述する、超重力理論を用いた新しいモデルを提唱した。Large fieldインフレーション中に正の真空エネルギーを得るのに重要なアイデアとしては、(a) ケーラーポテンシャルを修正することで複素インフラトンの実部及び虚部を安定化させること、(b) スカラーポテンシャルにおいて多項式スーパーポテンシャル由来のcrossing termを用いること、である。提唱したインフレーションモデルはシフト対称性をもったminimal なケーラーポテンシャルを出発点として構築されており、no-scale超重力の場合に拡張されている。
更に私達はrigid supersymmetry でF-termに似た（ほぼ）任意の１つの場のインフレーションスカラーポテンシャルを生む、１つのchiral matter superfieldをで記述されたより広範な超重力理論モデルも提唱した。これらのスカラーポテンシャルは（我々の近似では）半正定値であり、またインフレーションの終期に超対称性を保持しうる。実際のインフラトンの唯一のスカラー超対称粒子はケーラーポテンシャルの高次元項によって安定化される。
クインテセンスモデルと双対な重力理論の記法であるf(R)重力関数を二次の（Linde型の）スカラーポテンシャル、正の宇宙項という条件下で導出した。初期宇宙でカオティックインフレーションに関わる大曲率状態では、f(R)重力はループ補正を加えたStarobinsky インフレーションモデルによく近似されることが分かった。また現在の宇宙のダークエネルギーに関わる小曲率状態では、f(R)重力関数は正の宇宙項をもったEinstein-Hilbertの重力関数に帰着することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
The main research objectives of the first year of our research were achieved in part due to significant advances of our research made in the previous years. They made possible for us to get new and viable models of cosmological inflation in early universe over the last year, by using most economic theoretical models in four-dimensional N=1 supergravity. It is worth mentioning that this area of theoretical research is highly competitive both in Japan and worldwide.
We explicitly calculated the inverse transformation from a scalar-tensor gravity to the dual f(R) gravity theory and applied it for studying quantum (matter) corrections in Starobinsky inflationary model. We extended the Starobinsky inflation to N=2 extended supergravity for the first time. It represents an important step towards a construction of inflationary models in string theory and with extra dimensions.
As regards realizing cosmological inflation in string theory, our progress was rather limited so far, despite of our considerable efforts.
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| Strategy for Future Research Activity |
To get progress in theoretical description of inflation in string theory, more of our efforts and more of our cooperation with some leading researchers in string theory are needed. We already started joint research with our colleagues in Montpellier (France) and UCLA (Los Angeles, USA) in this direction, and further intensified joint research with our colleagues at the IPMU at the University of Tokyo.
As a simplified approach to realizing inflation in string theory, we are going to construct and investigate in detail two-(scalar)-field inflationary models, by using non-minimal couplings of those scalar fields to the Starobinsky gravity. It is going to be a new and original approach.
Next, we plan to get new applications of the inverse transform (from scalar-tensor gravity to f(R) gravity) towards getting new viable inflaton scalar potentials via the reconstruction procedure out of the observational data. This should give new insights into quantum (matter) corrections to the Starobinsky model.
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