Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

On one-loop corrections to the Bunch-Davies wavefunction of the universe

Published 29 Aug 2024 in hep-th and gr-qc | (2408.16386v2)

Abstract: Understanding the loop corrections to cosmological observables is of paramount importance for having control on the quantum consistency of a theory in an expanding universe as well as for phenomenological reasons. In the present work, we begin with a systematic study of such corrections in the context scalar toy models whose perturbative Bunch-Davies wavefunction enjoys an intrinsic definition in terms of cosmological polytopes, focusing on one-loop graphs. Owing to the underlying twisted period integral representation they admit, their combinatorial structure along with their vector space structure, emerging from polynomial ideals algebra and intersection theory, are exploited to set-up and analyse the differential equations that the two- and three-site one-loop corrections have to satisfy upon variation of the external kinematic variables. We find that, while the two-site contribution can be written in terms of multiple-polylogarithms, this is no longer true for the three-site case, for which elliptic structures appear. As a non-trivial check, we consider the scattering amplitude limit, recovering the known result in terms of polylogarithms only.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (73)
  1. P. Benincasa,   (2022), 10.1142/S0217751X22300101, arXiv:2203.15330 [hep-th] .
  2. P. Benincasa and G. Dian,   (2024), arXiv:2401.05207 [hep-th] .
  3. A. Hillman,   (2019), arXiv:1912.09450 [hep-th] .
  4. C. Chowdhury and K. Singh, JHEP 12, 109 (2023), arXiv:2305.18529 [hep-th] .
  5. L. H. Ford, Phys. Rev. D 31, 710 (1985).
  6. N. C. Tsamis and R. P. Woodard, Annals Phys. 238, 1 (1995).
  7. N. C. Tsamis and R. P. Woodard, Annals Phys. 253, 1 (1997), arXiv:hep-ph/9602316 .
  8. N. C. Tsamis and R. P. Woodard, Phys. Lett. B 426, 21 (1998), arXiv:hep-ph/9710466 .
  9. A. M. Polyakov, Nucl. Phys. B 797, 199 (2008), arXiv:0709.2899 [hep-th] .
  10. L. Senatore and M. Zaldarriaga, JHEP 12, 008 (2010), arXiv:0912.2734 [hep-th] .
  11. A. M. Polyakov, Nucl. Phys. B 834, 316 (2010), arXiv:0912.5503 [hep-th] .
  12. S. B. Giddings and M. S. Sloth, JCAP 07, 015 (2010), arXiv:1005.3287 [hep-th] .
  13. D. Marolf and I. A. Morrison, Phys. Rev. D 84, 044040 (2011a), arXiv:1010.5327 [gr-qc] .
  14. D. Marolf and I. A. Morrison, Phys. Rev. D 82, 105032 (2010), arXiv:1006.0035 [gr-qc] .
  15. D. Krotov and A. M. Polyakov, Nucl. Phys. B 849, 410 (2011), arXiv:1012.2107 [hep-th] .
  16. S. B. Giddings and M. S. Sloth, Phys. Rev. D 84, 063528 (2011), arXiv:1104.0002 [hep-th] .
  17. D. Marolf and I. A. Morrison, Gen. Rel. Grav. 43, 3497 (2011b), arXiv:1104.4343 [gr-qc] .
  18. S. B. Giddings and M. S. Sloth, Phys. Rev. D 86, 083538 (2012), arXiv:1109.1000 [hep-th] .
  19. L. Senatore and M. Zaldarriaga, JHEP 01, 109 (2013), arXiv:1203.6354 [hep-th] .
  20. A. M. Polyakov,   (2012), arXiv:1209.4135 [hep-th] .
  21. L. Senatore and M. Zaldarriaga, JCAP 1208, 001 (2012), arXiv:1203.6884 [astro-ph.CO] .
  22. B.-L. Hu,   (2018), arXiv:1812.11851 [gr-qc] .
  23. V. Gorbenko and L. Senatore,   (2019), arXiv:1911.00022 [hep-th] .
  24. M. Mirbabayi, JCAP 12, 006 (2020), arXiv:1911.00564 [hep-th] .
  25. M. Baumgart and R. Sundrum, JHEP 07, 119 (2020), arXiv:1912.09502 [hep-th] .
  26. T. Cohen and D. Green, JHEP 12, 041 (2020), arXiv:2007.03693 [hep-th] .
  27. M. Baumgart and R. Sundrum, JHEP 03, 080 (2021), arXiv:2010.10785 [hep-th] .
  28. M. Mirbabayi, JCAP 09, 038 (2021), arXiv:2010.06604 [hep-th] .
  29. A. Premkumar, Phys. Rev. D 109, 045003 (2024), arXiv:2110.12504 [hep-th] .
  30. P. Benincasa and F. Vazão,   (2024a), arXiv:2405.19979 [hep-th] .
  31. L. J. Dixon and Y.-T. Liu, JHEP 09, 098 (2023), arXiv:2308.08199 [hep-th] .
  32. P. Benincasa,   (2019), arXiv:1909.02517 [hep-th] .
  33. S. De and A. Pokraka, JHEP 03, 156 (2024), arXiv:2308.03753 [hep-th] .
  34. P. Mastrolia and S. Mizera, JHEP 02, 139 (2019), arXiv:1810.03818 [hep-th] .
  35. K. J. Larsen and Y. Zhang, Phys. Rev. D 93, 041701 (2016), arXiv:1511.01071 [hep-th] .
  36. H. Ita, Phys. Rev. D 94, 116015 (2016), arXiv:1510.05626 [hep-th] .
  37. S. Mizera, Aspects of Scattering Amplitudes and Moduli Space Localization, Ph.D. thesis, Princeton, Inst. Advanced Study (2020), arXiv:1906.02099 [hep-th] .
  38. S. Caron-Huot and A. Pokraka, JHEP 12, 045 (2021), arXiv:2104.06898 [hep-th] .
  39. S. Caron-Huot and A. Pokraka, JHEP 04, 078 (2022), arXiv:2112.00055 [hep-th] .
  40. G. Fontana and T. Peraro, JHEP 08, 175 (2023), arXiv:2304.14336 [hep-ph] .
  41. G. Brunello, V. Chestnov, G. Crisanti, H. Frellesvig, M. K. Mandal,  and P. Mastrolia, “Intersection Numbers, Polynomial Division and Relative Cohomology,”  (2023), arXiv:2401.01897 [hep-th] .
  42. G. Brunello, V. Chestnov,  and P. Mastrolia, “ Intersection Numbers from Companion Tensor Algebra,”  (in progress).
  43. R. N. Lee and A. A. Pomeransky, JHEP 11, 165 (2013), arXiv:1308.6676 [hep-ph] .
  44. T. Gehrmann and E. Remiddi, Nucl. Phys. B 580, 485 (2000), arXiv:hep-ph/9912329 .
  45. M. Argeri and P. Mastrolia, Int. J. Mod. Phys. A 22, 4375 (2007), arXiv:0707.4037 [hep-ph] .
  46. J. M. Henn, Phys. Rev. Lett. 110, 251601 (2013), arXiv:1304.1806 [hep-th] .
  47. R. N. Lee, JHEP 04, 108 (2015), arXiv:1411.0911 [hep-ph] .
  48. P. Benincasa and F. Vazão,   (2024b), arXiv:2402.06558 [hep-th] .
  49. S. Laporta and E. Remiddi, Nucl. Phys. B 704, 349 (2005), arXiv:hep-ph/0406160 .
  50. S. Bloch and P. Vanhove, J. Number Theor. 148, 328 (2015), arXiv:1309.5865 [hep-th] .
  51. D. Broadhurst, Commun. Num. Theor. Phys. 10, 527 (2016), arXiv:1604.03057 [physics.gen-ph] .
  52. J. M. Maldacena and G. L. Pimentel, JHEP 09, 045 (2011), arXiv:1104.2846 [hep-th] .
  53. S. Raju, Phys. Rev. D 85, 126009 (2012), arXiv:1201.6449 [hep-th] .
  54. P. Benincasa and W. J. T. Bobadilla, SciPost Phys. 12, 192 (2022), arXiv:2112.09028 [hep-th] .
  55. P. Benincasa,   (2018), arXiv:1811.02515 [hep-th] .
  56. K. G. Chetyrkin and F. V. Tkachov, Nucl. Phys. B 192, 159 (1981).
  57. S. Laporta, Int. J. Mod. Phys. A 15, 5087 (2000), arXiv:hep-ph/0102033 .
  58. P. Benincasa and M. Parisi, JHEP 08, 023 (2020), arXiv:2005.03612 [hep-th] .
  59. W. Decker, G.-M. Greuel, G. Pfister,  and H. Schönemann, “Singular 4-3-0 — A computer algebra system for polynomial computations,” http://www.singular.uni-kl.de (2022).
  60. T. Peraro, JHEP 12, 030 (2016), arXiv:1608.01902 [hep-ph] .
  61. T. Peraro, JHEP 07, 031 (2019), arXiv:1905.08019 [hep-ph] .
  62. K.-T. Chen, Bull. Am. Math. Soc. 83, 831 (1977).
  63. E. Remiddi and J. A. M. Vermaseren, Int. J. Mod. Phys. A 15, 725 (2000), arXiv:hep-ph/9905237 .
  64. A. B. Goncharov, Math. Res. Lett. 5, 497 (1998), arXiv:1105.2076 [math.AG] .
  65. P. A. Baikov, Nucl. Instrum. Meth. A 389, 347 (1997), arXiv:hep-ph/9611449 .
  66. H. Frellesvig and C. G. Papadopoulos, JHEP 04, 083 (2017), arXiv:1701.07356 [hep-ph] .
  67. J. Vollinga and S. Weinzierl, Comput. Phys. Commun. 167, 177 (2005), arXiv:hep-ph/0410259 .
  68. C. Duhr and F. Dulat, JHEP 08, 135 (2019), arXiv:1904.07279 [hep-th] .
  69. I. Gonzalez, Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 205-206, 141 (2010), arXiv:1008.2148 [hep-th] .
  70. C. Meyer, Comput. Phys. Commun. 222, 295 (2018), arXiv:1705.06252 [hep-ph] .
  71. H. Frellesvig, JHEP 03, 079 (2022), arXiv:2110.07968 [hep-th] .
  72. Maplesoft, a division of Waterloo Maple Inc.., “Maple,” .
  73. S. Agui Salcedo and S. Melville, JHEP 12, 076 (2023), arXiv:2308.00680 [hep-th] .
Citations (3)
View on Semantic Scholar

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 0 likes about this paper.

Sign Up for Free