[論文レビュー] A Tutorial on Links between Cosmic String Theory and Superstring Theory

Mahbub Majumdar|ArXiv.org|Dec 6, 2005

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 73被引用数 3

ひとこと要約

このチュートリアルは、タキオン凝縮と歪みたてのコンpactificationが、安定で長大な宇宙的スーパーストリング—特に(p,q)ストリング—を生じさせることで、宇宙線理論と超弦理論をつなぐ。低張力のため、それらは宇宙論的に現実的である。P<1の相互作用確率を導出し、スケーリングネットワークダイナミクスを生じさせることを示し、コッブからの重力波放射を計算することで、初期宇宙における弦理論の検出可能なシグネチャーを提示する。

ABSTRACT

Cosmic superstrings are introduced to non-experts. First D-branes and $(p,q)$ strings are discussed. Then we explain how tachyon condensation in the early universe may have produced F, D and $(p,q)$ strings. Warped geometries which can render horizon sized superstrings relatively light are discussed. Various warped geometries including the deformed conifold in the Klebanov-Strassler geometry are reviewed and their warp factors are calculated. The decay rates for strings in the KS geometry are calculated and reasons for the necessity of orientifolds are reviewed. We then outline calculations of the intercommuting probability of F, D and $(p,q)$ strings and explain in detail why cosmic superstring intercommuting probabilities can be small. We explore cosmic superstring networks. Their scaling properties are examined using the Velocity One Scale model and its extra dimensional extensions. Two different approaches and two sets of simulations are reviewed. Finally, we review in detail the gravitational wave amplitude calculations for strings with intercommuting probability $P&lt;1$.

研究の動機と目的

• 非専門家を対象に、宇宙線理論と超弦理論の間の概念的・技術的ブリッジを確立すること。
• タキソン凝縮と歪んだ幾何学が、低張力の安定で長大な宇宙的スーパーストリングを生じさせることを説明すること。
• F、D、および(p,q)ストリングの相互作用確率P<1を分析し、ネットワークのスケーリングへの影響を検討すること。
• P<1の宇宙的スーパーストリングのコッブからの重力波振幅を導出し、観測的テストを可能にすること。
• オリエンティフォールの必要性、ストリングの安定性、およびモジュライの宇宙論的モデルにおける役割といった基礎的問題に言及すること。

提案手法

• 余剰次元における拡張的対象とそのソリトン的性質を記述するために、D-braneと(p,q)ストリング理論を用いる。
• フェーズ遷移中にFストリングの生成をモデル化するために、境界CFTにおけるタキソン凝縮を適用する。
• Klebanov-Strasslerにおける変形コンパクト化を含む歪んだ幾何学のワープ要因を計算し、ストリング張力を抑制する。
• ストリング散乱と2次元SYM玩具モデルを通じて相互作用確率を分析し、非摂動的効果によりP<1であることを示す。
• 速度1スケール（VOS）モデルおよびそのD次元への拡張を用いて、P<1の下でのネットワークスケーリングをシミュレートする。
• バックレアクションなし、およびべき乗則的減衰を仮定して、コッブ形成に起因する重力波振幅を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 初期宇宙におけるタキソン凝縮は、宇宙的スーパーストリングに関連するF、D、および(p,q)ストリングをどのように生成するか？
• RQ2 特に変形コンパクト化を含む歪んだ幾何学は、ストリング張力を低減させることで、どのようにスーパーストリングの宇宙論的妥当性を高めるか？
• RQ3 FおよびDストリングの相互作用確率P<1はなぜ生じるのか？ そして、これは宇宙的スーパーストリングネットワークのスケーリング行動にどのように影響するか？
• RQ4 P<1の宇宙的スーパーストリングのコッブからの重力波シグネチャーは、標準的な宇宙線予測とどのように異なるか？
• RQ5 オリエンティフォールとフェルミオンのゼロモードは、宇宙的スーパーストリングループの安定性と長寿命性にどのような意味を持つのか？

主な発見

• Klebanov-Strasslerの設定における変形コンパクト化のような歪んだ幾何学は、ストリング張力を宇宙論的妥当な水準まで低下させ、長大なスーパーストリングの観測可能性を可能にする。
• FおよびDストリングの相互作用確率は、非摂動的ストリング的効果により1未満であり、一部のモデルではP≈0.1–0.3となる。これにより、非標準的なネットワークスケーリングが生じる。
• 宇宙的スーパーストリングネットワークのスケーリングは、γ∼P^{1/3}または類似の分数乗に支配され、単純な相関長の議論から予想される√Pスケーリングとは異なる。
• P<1のストリングのコッブからの重力波放射は、べき乗則スペクトルh(f)∝f^{-1/3}を示すが、完全な量子的取り扱いでは指数的減衰に変わることがある。
• 安定で非BPSの(p,q)ストリングはオリエンティフォールされたコンパクト化において存在可能であり、それらの形成はブレーン＝アンチブレーン系におけるタキソン的相転移に関連する。
• 数値シミュレーションでは、(p,q)ストリングネットワークがスケーリングすることが示唆されるが、スケーリングに到達するまでの時間スケールが長く、観測的関連性に影響を及ぼす可能性がある。