Motor Inflation: Cosmological Consequences of the Motor Dimension
Authors/Creators
Description
In this work, we investigate the cosmological consequences of the motor dimension model
proposed in [1] . In this model, the fifth compact dimension µ (the motor dimension) generates
mass, inertia, and the perception of time through motion along a circle of radius Rµ. We show
that the same geometric structure naturally provides a mechanism for cosmic inflation. The
field Φ (the radion) or, more generally, the Wilson phase of a gauge field along the compact
dimension can play the role of the inflaton. The inflationary potential arises from non-local
effects - quantum corrections due to particles propagating around the compact circle -
and is therefore protected from ultraviolet (UV) corrections. We derive the inflationary
potential, calculate the slow-roll parameters, and compare predictions for the spectral index
ns and the tensor-to-scalar ratio r with the latest observational data from Planck 2018 and
BICEP/Keck. We find that under the slow-roll condition, the model predicts ns ≈ 0.965
and r ≈ 0.0026, which agrees with the observed limits from Planck 2018 and BICEP/Keck.
The model also predicts the production of superheavy Kaluza-Klein (KK) particles during
and after inflation via the Schwinger effect, which could constitute dark matter or dominate
the early Universe.
Keywords: inflation, extra dimensions, Kaluza-Klein, motor dimension, cosmological constant, dark matter, radion
Abstract (Russian)
В данной работе исследуются космологические следствия модели моторного измерения,
предложенной в [1] . В этой модели пятое компактное измерение µ (моторное измере-
ние) генерирует массу, инерцию и восприятие времени через движение по окружности
радиуса Rµ. Мы показываем, что та же геометрическая структура естественным об-
разом обеспечивает механизм космической инфляции. Поле Φ (радион) или, в более
общем случае, фаза Вильсона калибровочного поля вдоль компактного измерения мо-
жет играть роль инфлатона. Потенциал инфляции возникает из нелокальных эффектов-квантовых поправок, обусловленных частицами, распространяющимися вокруг ком-
пактной окружности, и поэтому защищјн от ультрафиолетовых (УФ) поправок. Мы
выводим потенциал инфляции, вычисляем параметры медленного скатывания и срав-
ниваем предсказания для спектрального индекса ns и тензорно-скалярного отношения
r с последними наблюдательными данными Planck 2018 и BICEP/Keck. Мы находим,
что при условии медленного скатывания модель предсказывает ns ≈ 0.965 и r ≈ 0.0026,
что согласуется с наблюдаемыми пределами Planck 2018 и BICEP/Keck. Модель также
предсказывает рождение супертяжјлых частиц КалуцыКлейна (KK) во время и после
инфляции через эффект Швингера, которые могут составлять тёмную материю или
доминировать в ранней Вселенной.
Ключевые слова: инфляция, дополнительные измерения, Калуца-Клейн, моторное измерение, космологическая постоянная, тёмная материя, радион
Files
Motor_Inflation_eng.pdf
Additional details
Additional titles
- Alternative title (Russian)
- Моторная инфляция: космологические следствия моторного измерения
Related works
- Is supplement to
- Publication: 10.5281/zenodo.20746834 (DOI)