Milne 宇宙中的超普朗克问题

宇宙学中的“超普朗克”挑战出现在我们将涨落的当前物理波长随时间回溯时。它们变得越来越小，直到跨越常规 QFT 受到挑战的 Planck 标度，因此未知的紫外物理可能会在可观测的宇宙学涨落中留下痕迹。通常这个问题在暴胀背景下被讨论，但超普朗克推理具有更广的适用性。我们在膨胀和收缩的 Milne 宇宙中的标量量子场论简单例子中检验了这一逻辑，其中本征模的波长发生红移或蓝移。QFT 的超普朗克修改应导致 Milne 宇宙中标量场能量动量张量依赖于紫外的真空期望值 (VeV)。另一方面，Milne 宇宙是平直 Minkowski 时空的另一坐标系，且在平直时空的不同坐标系下，协变能量动量张量应当相同（但依赖于真空）。我们显式证明了在常规 QFT 中，选择绝热真空的能量动量张量在 Minkowski 坐标系中恒为零，并在收缩的 Milne 宇宙中保持为零（由于加速系中出现的粒子贡献与该处真空极化贡献的非平凡抵消）。与此相反，能量动量张量的超普朗克修改则缺乏动机。我们对膨胀的 Milne 宇宙提供了类似论证，其中共形真空下的能量动量张量不为零。类似的论证也适用于曲率远低于 Planck 标度的其他宇宙学模型，这导致了与超普朗克考虑的冲突。