프리 히팅

인플레이션을 설명하는 이론이 갖추어야할 조건중 가장 중요한 두가지는 다음과 같다.

1. 충분한 팽창을 위해 필요한 시간
2. 인플레이션의 종결 기작

첫번째는 우주의 초기조건을 충분히 리셋하기 위해 반드시 필요한 조건으로 우주의 크기가 대략 e^60 배 커지는 동안 인플라톤의 포텐셜이 충분히 평평하다면 이 조건이 만족된다. 소위 slow-roll 패러다임이 여기서 나온것이다.

두번째 조건은 인플레이션이 진행되다가 어떤 이유로든 그것이 끝이 나야한다는 것이다. 끝없이 인플레이션을 겪는 우주는 어떠한 구조도 만들 수 없고 따라서 우리가 존재할 수도 없기 때문이다. 이것은 인플라톤이 가지고 있던 에너지가 우리가 알고 있는 입자들로 전이되는 과정을 요구하는데, 인플라톤이 직접 붕괴하는 'reheating' 이거나, 인플라톤의 parametric resonance로 인해 에너지가 다른 입자로 전이되는 'preheating'이 알려진 대표적인 기작이다.

그런데 프리히팅만 가지고는 인플라톤 에너지를 '완전히' 잃어버릴 수는 없고, 결국 직접 붕괴를 요구해야만 하는 것으로 알려져있다. 따라서 보통 인플레이션 모형 제작시에는 인플라톤의 붕괴를 유도하는 상호작용항을 '손으로' 집어 넣는 경우가 많다. 나는 이것이 영 못 마땅하게 보인다.

우아하게 만들어진 인플레이션 모형에 갑자기 손으로 쓰는 붕괴항이라니.. 마치 멋들어지게 구한 초대칭 스펙트럼에 갑자기 손으로 쓴 soft-항들이 주는 그 느낌과 똑같다. 그것이 없으면 말이 안되지만, 막상 임의로 그런 항들을 도입하자니 마음이 불편한 그런 상황이다.

혹시 프리히팅 기작 만으로 인플레이션이 무사히 종결되고, 임의로 붕괴항을 집어넣지 않아도 되는 그런 이론을 찾을 수 없을까? 요즘 마음 한 켠에 들어있는 질문이다. 혹시 답을 알고 계시거나 아시게 된 분은 꼭 연락 주세요~~~!!


**(참조)**
1. [Reheating after Inflation] Lev Kofman, Andrei Linde, Alexei A. Starobinsky, PRL (1994), hep-th/9405187
2. [Towards the theory of reheating after inflation] Lev Kofman, Andrei Linde, Alexei A. Starobinsky, PRD(1997), hep-ph/9704452