[論文レビュー] A New Venue of Spontaneous Supersymmetry Breaking in Supergravity

Eduardo Guendelman, Emil Nissimov+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2015

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 9被引用数 12

ひとこと要約

本稿は、非リーマン的時空体積形式を用いて最小N=1および反ド・ジッター超重力理論を再定式化することにより、超重力における自発的 supersymmetry (SUSY) 保存の新しいメカニズムを提案する。これにより、統合定数としての宇宙定数が動的に生成され、物理的重ヒgin質量が大きく、有効宇宙定数が小さい状態が同時に実現される。これは、ゆっくりと膨張する宇宙の現代的観測と整合的である。

ABSTRACT

We present a qualitatively new mechanism for dynamical spontaneous breakdown of supersymmetry in supergravity. Specifically, we construct a modified formulation of standard minimal N=1 supergravity as well as of anti-de Sitter supergravity in terms of a non-Riemannian spacetime volume-form (generally covariant integration measure density). The new supergravity formalism naturally triggers the appearance of a dynamically generated cosmological constant as an arbitrary integration constant which signifies spontaneous (dynamical) breaking of supersymmetry. Applying the new formalism to anti-de Sitter supergravity allows us to appropriately choose the above mentioned arbitrary integration constant so as to obtain simultaneously a very small effective observable cosmological constant as well as a large physical gravitino mass as required by modern cosmological scenarios for slowly expanding universe of the present epoch.

研究の動機と目的

• 標準的手法を超えた、超重力における動的自発的超対称性破れの新しいメカニズムの開発。
• 現代宇宙論における大きな重ヒgin質量と観測可能な小さな宇宙定数との間の矛盾の解消。
• 非リーマン的時空体積形式が、保存された正準運動量として宇宙定数を自然に生成することの証明。
• 反ド・ジッター超重力にこの形式を適用し、有効宇宙定数を小さくかつ物理的重ヒgin質量を大きくすることの両立。
• 明示的な質量項なしに、宇宙定数の動的生成により超対称的Brout-Englert-Higgs効果を実現すること。

提案手法

• 補助的最大ランクの反対称テンソルゲージ場から構成される非リーマン的時空体積形式を用いて、N=1および反ド・ジッター超重力理論を定式化する。
• 計量に依存しない代替統合測度密度を導入し、特徴的な力学的性質を示す重力-物質作用の新クラスを構築する。
• 正準ハミルトニアン解析を実施し、補助場の物理的役割と、宇宙定数がディラック制約付き正準運動量として出現することを特定する。
• 裸の宇宙定数と重ヒgin質量項を含む反ド・ジッター超重力に形式を適用し、|Λ₀| = 3m² として局所超対称性を保存するように調整する。
• 動的に生成された宇宙定数 M（任意の統合定数）を微調整し、Λ_eff = M + Λ₀ ≪ |Λ₀| かつ m_eff ≈ m となるようにする。
• 得られた修正作用からアインシュタイン方程式を導出し、重ヒgin質量と有効宇宙定数に対する物理的意味を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非リーマン的時空体積形式を介して、超重力における自発的超対称性破れが動的に誘発可能か？
• RQ2 代替統合測度の導入が、どのように動的生成された宇宙定数を生じさせるか？
• RQ3 この形式が、同時に大きな物理的重ヒgin質量と小さな有効宇宙定数を生成可能か？
• RQ4 補助反対称テンソル場が、保存された正準運動量として宇宙定数を生成する役割を果たすか？
• RQ5 修正された反ド・ジッター超重力作用は、有効宇宙定数と重ヒgin質量の微調整をどのように可能にするか？

主な発見

• 非リーマン的体積形式形式により、宇宙定数 M が任意の統合定数として動的に生成され、自発的超対称性破れの源として機能する。
• 修正された最小N=1超重力理論において、動的に生成された M が超対称的Brout-Englert-Higgs効果を引き起こし、質量のある重ヒginが生成される。
• 修正された反ド・ジッター超重力理論において、有効宇宙定数は Λ_eff = M + Λ₀ = M - 3m² であり、M ≈ 3m² と調整することで |Λ₀| よりもはるかに小さくできる。
• 物理的重ヒgin質量は m_eff ≈ m = √(|Λ₀|/3) であり、背景幾何のほぼ平坦性のおかげで、Λ_eff が小さくても依然として大きく保たれる。
• 大きな重ヒgin質量と小さな観測可能な宇宙定数が共存する一貫した状況が実現され、これは現在のゆっくりと膨張する宇宙の観測と一致する。
• 補助反対称テンソル場の正準運動量が、動的に生成された宇宙定数として特定され、ハミルトニアン枠組みにおける保存量としての役割が裏付けられる。