[論文レビュー] Breaking SUSY on the Horizon

T. Banks|ArXiv.org|Jun 13, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、ホライズンレベルの量子効果を通じて重粒子質量と宇宙定数を関連付けるヒューリスティックなメカニズムを、de Sitter空間におけるSUSY破れのための提案を行う。エントロピー面積則、R対称性、および退化したホライズン状態の統計モデルを用い、臨界指数1/4を導出し、プランク単位でm_{3/2} ∼ Λ^{1/4}が得られ、現在の宇宙定数の制約のもとでTeVスケールのスーパパーテクター質量と整合的である。

ABSTRACT

I present a heuristic calculation of the critical exponent relating the gravitino mass to the cosmological constant in a de Sitter universe. The ingredients for the calculation are the area law for entropy, an R symmetry of the low energy effective Lagrangian, and a crude picture of the degenerate levels of the cosmological horizon.

研究の動機と目的

• 観測された宇宙定数の小ささと、de Sitter空間におけるSUSY破れとの関連を説明すること。
• 古典的期待（m_{3/2} ∼ Λ^{1/2}）と、物性的に妥当なTeVスケールのスーパパーテクター質量（m_{3/2} ∼ Λ^{1/4}）との間の矛盾を解消すること。
• 従来のQFTが失敗する有限状態のdS時空における量子重力効果のためのヒューリスティックな枠組みを構築すること。
• dS空間におけるIR発散が、UV物理学やブラックホール図式ではなく、SUSY破れの真の起源を示している可能性を主張すること。

提案手法

• ホライズン近辺の量子状態の数をモデル化するために、エントロピーの面積則を用いる。
• N=1 SUGRAの低エネルギー有効ラグランジアンに現れるR対称性構造を適用する。
• 宇宙ホライズンの縮退したエネルギー準位の統計モデルを構築し、それを有限準位系として扱う。
• 重粒子質量が、仮想ブラックホール過程ではなく、ホライズンスケールの量子揺らぎから生じると主張する。
• 因果的に分離された領域をまたがる崩壊生成物の再集合が非一貫的であるため、ブラックホール生成／崩壊図式を排除する。
• dS空間におけるIR発散が、異常なΛ^{1/4}スケーリングの真の物理的信号である可能性を提案し、UV効果ではなくする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子的de Sitter重力理論において、なぜ重粒子質量がΛ^{1/4}ではなくΛ^{1/2}に比例するのか？
• RQ2 漸近的にde Sitter空間にある有限個の量子状態が、非摂動的SUSY破れのメカニズムを生じさせ得るか？
• RQ3 dS空間のQFTにおけるIR発散構造が、異常な臨界指数の真の物理的起源であるか？
• RQ4 グローバルにdS不変な有効作用が、1人の観測者自身のホライズン近辺の局所的物理をどのように記述できるか？
• RQ5 宇宙的補完性は、ホライズンレベルの状態と低エネルギー有効ラグランジアンを結ぶ役割を果たすか？

主な発見

• ホライズンエントロピーとR対称性に基づき、重粒子質量と宇宙定数の関係における臨界指数が1/4であると提案される。
• 宇宙定数が観測値にある場合、スケーリングm_{3/2} ∼ Λ^{1/4}はTeVスケールのスーパパーテクター質量と整合的である。
• 因果的に分離された領域をまたがる崩壊生成物の非一貫的再集合のため、仮想ブラックホール過程はメカニズムとして排除される。
• dS空間におけるIR発散が、UV効果やブラックホール図式ではなく、SUSY破れの真の物理的信号である可能性がある。
• dS空間における状態の有限性は正確な観測量を意味しないが、低エネルギー有効場理論は局所的過程に対して近似的に有効である。
• 有効作用はグローバルにdS不変であり、粒子質量はこのゲージ不変・非摂動的作用の係数として定義される。