[論文レビュー] A Higgs phase of gravity in string theory

Shinji Mukohyama|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 33被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、反D3ブレインと3形式フラックスを用いた歪みたフラックスコンpact化を通じて、タイプIIB超弦理論における重力のヒッグス相を提案する。これにより、ローレンツ対称性を自発的に破る非極限的ブラックブレインが得られ、その結果、Nambu-Goldstone粒子が、ゲージ化されたゴースト凝縮のUV完全モデルとして実現される。このモデルは、グレゴリー＝ラフランメ不安定性に類似した不安定性を示す。

ABSTRACT

We propose a scenario realizing a Higgs phase of gravity in string theory. The setup is type IIB warped flux compactification with N3bar D3bar-branes in a warped throat and M units of RR 3-form flux through the A-cycle of the deformed conifold. If (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 then the D3bar-branes are described by a regular non-extremal black brane located at the bottom of the throat since the horizon radius is larger than both the string scale and the radius of the nonsupersymmetric NS 5-brane ``giant graviton'' configuration. The existence of the non-extremal black brane horizon spontaneously breaks the (3+1)-dimensional Lorentz symmetry along its world-volume and a symmetry in the radial direction but preserves the 3-dimensional spatial rotational invariance and the (3+1)-dimensional translational invariance. We construct a low-energy effective field theory describing the Nambu-Goldstone boson associated with the spontaneous symmetry breaking. The structure of the effective theory is exactly the same as that of gauged ghost condensation and, thus, this setup may be considered as a UV completion of the gauged ghost condensation. If the gauge coupling in the effective theory is small enough then the setup reduces to the ghost condensation and the Nambu-Goldstone boson coupled to gravity exhibits Jeans-like instability. It is conjectured that the geometrical counter-part of the Jeans-like instability is the Gregory-Laflamme instability of the non-extremal black brane.

研究の動機と目的

• 制御されたコンpact化設定を通じて、超弦理論における重力のヒッグス相を実現すること。
• 非極限的ブラックブレイン背景におけるローレンツ対称性の自発的破れを理解すること。
• この対称性破れに起因するNambu-Goldstone粒子の低エネルギー有効場理論を構築すること。
• 超弦理論的枠組み内でのゲージ化されたゴースト凝縮のUV完備性を確立すること。
• Nambu-Goldstone不安定性とブラックブレインのグレゴリー＝ラフランメ不安定性との関係を調査すること。

提案手法

• 変形されたコンパクト化トロープ内のN3bar個の反D3ブレインを用いたタイプIIBの歪みたフラックスコンpact化を用いる。
• Aサイクルを通過するRR 3形式フラックスにMユニットを課し、条件 (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 を満たす。
• D3ブレインが、ストリングスケールおよびNS 5ブレインのジャイアントグラビトンサイズを上回るホライズン半径を持つ非極限的ブラックブレインを形成する領域を解析する。
• 破れたローレンツ対称性および径方向対称性に関連するNambu-Goldstone粒子の低エネルギー有効場理論を構築する。
• 有効理論の構造が、ゲージ化されたゴースト凝縮と同一であることを特定する。
• 小さなゲージ結合定数条件下での、重力と結合したNambu-Goldstoneモードの安定性を調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、一貫性のある超弦理論コンpact化において重力のヒッグス相を実現できるか？
• RQ2 歪みたトロープ内での非極限的ブラックブレインが、どのような対称性破れパターンを引き起こすか？
• RQ3 ローレンツ対称性の自発的破れに起因するNambu-Goldstone粒子は、ゲージ化されたゴースト凝縮と一致する低エネルギー有効理論で記述可能か？
• RQ4 有効理論が、ジェンズ型不安定性を示す標準的ゴースト凝縮に還元される条件は何か？
• RQ5 ブラックブレイン背景において、ジェンズ型不安定性に相当する幾何的同等物は存在するか？

主な発見

• 非極限的ブラックブレインのホライズンは、(M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 のとき形成され、ブレインが極限的でなく、大きなホライズン半径を持つことを保証する。
• ブラックブレインは(3+1)次元のローレンツ対称性および径方向対称性を破るが、空間的回転対称性および並進不変性は保存する。
• Nambu-Goldstone粒子の低エネルギー有効理論は、正確にゲージ化されたゴースト凝縮の構造と一致する。
• 有効理論におけるゲージ結合定数が小さいとき、系はNambu-Goldstoneモードに対してジェンズ型不安定性を示すゴースト凝縮に還元される。
• ジェンズ型不安定性は、非極限的ブラックブレインのグレゴリー＝ラフランメ不安定性に幾何的に対応すると予想される。
• この設定により、超弦理論内でのゲージ化されたゴースト凝縮のUV完全な実現が達成される。