Randall-Sundrum II의 비특이 진동 우주론: 요약 및 소개

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추상적인

키워드 : 진동하는 우주, 브레인월드, 바운스, 턴어라운드, 팬텀.

1. 소개

우주론의 표준 빅뱅 모델은 우주의 시간 진화를 설명하는 프리드만 방정식이 발산하는 허블 때문에 시공간 역학에 대한 그럴듯한 물리적 설명을 제공하지 못하는 초기 특이점(시간 t = 0)으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 매개변수 H는 초기 우주에 널리 퍼져 있던 무한히 큰 에너지 밀도의 결과입니다. 스칼라 곡률 R도 발산하는데, 이는 초기 특이점이 발산하는 에너지 밀도를 특징으로 하는 리치 유형의 곡률 특이점임을 의미합니다. 호킹(Hawking)과 펜로즈(Penrose)의 유명한 특이점 정리에서 볼 수 있듯이, 우주를 채우는 물질이 에너지 조건을 준수한다면 일반 상대론적(GR) 설정에서는 초기 빅뱅 특이점을 피할 수 없습니다[4, 5]. 표준 인플레이션 우주론의 주요 문제 중 하나는 인플레이션 장의 본질에 관한 모호함 외에도 GR 프레임워크 내에서 인플레이션이 영원할 수 없다는 것입니다[6]. 따라서 인플레이션이 방사선 지배 단계에 선행한다면 우주의 기원은 특이합니다. 그러나 오늘날 많은 우주론자들은 초기 특이점에 불만을 갖고 있으며 매우 큰 에너지 밀도를 포함하는 시공간을 설명하는 것이 GR의 한계라고 생각합니다.

빅뱅이 없다면 우주는 인플레이션 단계로 들어가는 양자 역학적 조정이 있는 양자 창조를 경험하거나 우주가 준정적 상태에서 영원히 오랫동안 존재했을 가능성이 있습니다. 새로운 인플레이션 국면에 의해, 또는 우주가 수축하기 전에 우주가 팽창하고 이어서 특이 빅뱅을 대체하는 비특이 반등이 있습니다. GR의 맥락에서 출현 및 바운싱 시나리오는 공간적으로 닫힌 우주(k = 1)에 대해서만 효과적으로 실현될 수 있습니다. 양자 생성을 고려한 첫 번째 가능성을 완전히 일관되게 처리하려면 아마도 양자 중력(QG) 처리가 필요할 것입니다. 그러나 현재 완전히 이해되고 발전된 QG 이론은 없으며 이 맥락에서 가장 많이 받아들여지는 두 가지 이론은 추가 차원과 루프 양자 중력(LQG)[8]을 포함하는 M 이론[7]입니다. M-이론은 양자 일관성을 위해 11개의 시공간 차원을 요구하는 반면, LQG는 일반적인 4차원에서 시공간 자체를 양자화합니다. 두 시나리오의 효과적인 이론은 최근 추가 차원 브레인월드 모델[9, 10] 및 효과적인 루프 양자 우주론(LQC)[11, 12] 모델의 형태로 대중화되었습니다.

비록 배경 QG 이론의 전제가 서로 완전히 다르지만, 효과적인 브레인세계와 LQC 모델의 클래스에서 얻을 수 있는 몇 가지 유사점과 동일한 특징이 있다는 점은 흥미롭습니다. 이는 숨겨진 대응성을 암시할 수 있습니다. 두 가지 대조되는 접근 방식 사이에서. 이 편지에서는 초기 특이점의 해상도와 관련하여 자외선(UV) 규모에서 표준 GR에 대한 수정을 도입하는 모델에 대해서만 설명하겠습니다. Braneworld 모델은 우리 우주가 더 높은 차원의 벌크 시공간에 내장된 'brane'(M 이론에서 나타나는 물체)으로 알려진 (3 + 1) 차원 초표면으로 표현된다는 특징을 가지고 있습니다. Randall Sundrum 단일 브레인 모델(RS-II)은 공간과 같은 추가 차원을 갖춘 모델 중 하나로, 벌크 공간의 특징이 Lorentzian임을 나타냅니다. 벌크의 서명이 전자에서 벗어나면 브레인월드가 시간과 유사한 추가 차원을 갖도록 벌크 서명(−, −, +, +, +)을 가질 수 있습니다. 표준 모델 입자와 필드는 브레인에 국한되어 있지만 중력은 벌크 내에서 자유롭게 전파됩니다.