[論文レビュー] Chiral 4d String Vacua with D-branes and Moduli Stabilization

Juan F. G Cascales, Ángel M. Uranga|ArXiv.org|Nov 26, 2003

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 13被引用数 28

ひとこと要約

本稿は、D-braneと3形式フラックスを伴うタイプIIBオルビフォールドにおいて、非超対称な4次元ストリング真空を構築する。フラックスによって誘導されるスカラーポテンシャルによりモジュライを安定化させつつ、カイラルゲージ系を実現する。2つのクラスのモデルを提示する：軌道特異点におけるD3-braneと磁化されたD9-braneであり、後者は標準模型の正確なカイラルスピン系を実現し、フラックス安定化を伴うそのような明示的実現の最初である。

ABSTRACT

We discuss type IIB orientifolds with D-branes, and NSNS and RR field strength fluxes, with D-brane sectors leading to open string spectra with non-abelian gauge symmetry and charged chiral fermions. The closed string field strengths generate a scalar potential stabilizing most moduli. Hence the models combine the advantages of leading to phenomenologically interesting (and even semirealistic) chiral open string spectra, and of stabilizing the dilaton and most geometric moduli. We describe the explicit construction of two classes of non-supersymmetric models on $\IT^6$ and orbifolds/orientifolds thereof, with chiral gauge sector arising from configurations of D3-branes at singularities, and from D9-branes with non-trivial world-volume magnetic fields. The latter examples yield the chiral spectrum of just the Standard Model.

研究の動機と目的

• タイプIIBストリングコンパクト化において、カイラルD-braneゲージ系とフラックスによるモジュライ安定化を統合すること。
• 従来のフラックスモデルが通常非カイラルまたは退屈なゲージ系をもたらすという制限を克服すること。
• モジュライが安定化され、カイラルフェルミオンを含む、明示的かつ物性論的に妥当なモデルを構築すること。
• フラックスとD-brane配置から生じる非超対称真空の安定性と実現可能性を調査すること。
• トーラスおよびオルビフォールドに一般化可能なモデル構築のルールを提供すること。

提案手法

• T⁶およびオルビフォールド上のタイプIIBオルビフォールドで、NSNSおよびRR 3形式フラックス（H₃およびF₃）を用い、インスタントンのスカラーポテンシャルを生成し、ダイアロンおよび大部分の幾何的モジュライを安定化する。
• 軌道特異点におけるD3-braneを用いて、オルビフォールド射影によりカイラルフェルミオンを生成し、フラックスがモジュライを安定化する。
• 非自明なワールドボリュームゲージ bundle を持つ磁化D9-braneを構築し、ディラック作用素のインデックス定理によりカイラルスピン系を生成する。
• フラックスに一貫性条件を課す。特に、Bianchi恒等式（dF₃ = 0、dH₃ = 0）および3サイクル上の正しい量子化を満たす。
• 特に大きなフラックス量子数が存在する場合でも、ブレーンとオルビフォールド平面の電荷をバランスさせることで、タドポールキャンセレーションを確保する。
• スカラーポテンシャルの分析と、特にカーラー・モジュライ領域におけるモジュライ空間内でのタキオンの不在を検討することで、安定性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 カイラルゲージ系を、タイプIIBストリングコンパクト化におけるフラックス誘導モジュライ安定化と一貫して組み合わせることは可能か？
• RQ2 トーラス的オルビフォールド上に磁化D-braneを配置することで、標準模型の正確なカイラルスペクトルが得られ、同時にモジュライが安定化されるか？
• RQ3 なぜ超対称的カイラルモデルは、トーラス的オルビフォールドでフラックスを伴って失敗するのか？より一般のカーライ・ヤウ幾何に拡張すれば実現可能か？
• RQ4 フラックスとD-brane配置から生じる非超対称真空の安定性特性は何か？
• RQ5 フラックスとD-brane配置は、どのようにしてモジュライを安定化させ、ランアウェイ・ポテンシャルを回避するのか？

主な発見

• 本稿は、D-braneと3形式フラックスを伴うタイプIIBオルビフォールドコンパクト化において、標準模型の完全なカイラルスペクトル（3世代を含む）を実現する初の明示的例を構築した。
• T⁶/Z₂×Z₂ オルビフォールド上に磁化D9-braneを配置することで、ディラック作用素のインデックスによりカイラルフェルミオンが生成され、ブレーンの交差を必要とせずカイラル性が実現される。
• 磁化D9-braneとフラックスを用いたモデルは、非超対称な真空であるが、フラックス誘導スカラーポテンシャルによりダイアロンおよび大部分の幾何的モジュライが安定化される。
• 反D3-braneをワールドボリューム反インスタントンに置き換えるという提言を実現し、タキオン不安定性を回避し、カーラー・モジュライ領域での安定化を可能にする。
• 特異点におけるD3-braneモデルは、3世代のSU(5) GUTスペクトルを実現し、フラックス安定化がグランドユニフィケーションゲージ群と共存可能であることを示している。
• 研究により、大きなフラックス量子数に起因するタドポール制約のため、トーラス的オルビフォールドでは超対称的カイラルモデルを構築することが困難であることが示され、それらはより複雑なカーライ・ヤウ幾何にのみ存在可能である可能性が示唆された。