[論文レビュー] De Sitter Space and the Swampland

Georges Obied, Hirosi Ooguri+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2018

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 21被引用数 420

ひとこと要約

本論文は swampland bound | abla V| 0 6 V を正の定数 c で提案し、de Sitter 真空は任意の整合な量子重力理論では禁止されていると主張し、string/M-theory 構成全体でこの境界を検証します。

ABSTRACT

It has been notoriously difficult to construct a meta-stable de Sitter (dS) vacuum in string theory in a controlled approximation. This suggests the possibility that meta-stable dS belongs to the swampland. In this paper, we propose a swampland criterion in the form of $| abla V|\geq\ c \cdot V$ for a scalar potential $V$ of any consistent theory of quantum gravity, for a positive constant $c$. In particular, this bound forbids dS vacua. The existence of this bound is motivated by the abundance of string theory constructions and no-go theorems which exhibit this behavior. We also extend some of the well-known no-go theorems for the existence of dS vacua in string theory to more general accelerating universes and reinterpret the results in terms of restrictions on allowed scalar potentials.

研究の動機と目的

• 量子重力において metastable de Sitter 真空を禁ずる swampland 基準を動機づける。
• string theory および M-theory における de Sitter 空間に対する no-go 定理の見直しと拡張。
• 提案された境界がさまざまなコンパクタフィケーションと次元におけるスカラー勢にどのように制約を与えるかを探る。
• クイントセンス（ quintessence ）および加速宇宙への影響を論じる。
• 境界をエネルギー条件および既知の string 理論構成へ関連づける。

提案手法

• 任意の整合な量子重力理論におけるスカラー位勢の普遍的な境界 | abla V| \u00006 V を導入する。
• M-theory のコンパクタ、ヘテロティック文字列、およびフラックスとオリエントフィルムを伴う Type II 超重力理論から | abla V|/V の下界を導出する。
• 体積モジュライムを用いてポテンシャルを表現し、勾配を計算して c \u0006 O(1) の境界を得る。
• 結果を強エネルギー条件および零エネルギー条件に関連づけ、string 理論における制約を議論する。
• 純粋な de Sitter 真空を超える加速宇宙に対して no-go 定理を一般化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 universal lower bound on | abla V|/V exists for all consistent quantum gravity theories?
• RQ2 string/M-theory コンパクタフィケーションは提案された境界 c \u0006 O(1) を飽和または近づけることができるか？
• RQ3 no-go 定理とエネルギー条件は、広範なコンパクタフィケーションのクラスにおいて metastable de Sitter 真空の不存在を意味するか？
• RQ4 bound の quintessence 的シナリオや加速宇宙への影響は？
• RQ5 エネルギー条件を緩和すると de Sitter または加速解の実現性はどう変わるか？

主な発見

• swampland bound | abla V| \u00006 V が提案され、c がプランク単位ではオーダー1の範囲で、metastable de Sitter 真空を禁じる。
• M-theory の d 次元へのコンパクタは | abla V|/V \b6 6/\sqrt{(d-2)(11-d)} を与え；d=4 の場合おおよそ 1.6、AdS4 x S7 により実現。
• 非対称性を持つヘテロティック string (O(16) x O(16)) では、有効な 10D ポテンシャルが | abla V|/V \b9 5/\sqrt{2} ≈ 3.5 を与え、c はこの場合約 3.5 以下に制限される。
• フラックスと局在源を伴う Type II 超重力理論に対する一般化された no-go 定理は、多くの設定で | abla V|/V に正の下界を与え（例えば表1の全境界が sqrt{2} を超える）。
• SEC/NEC の結果は SEC が NEC と異なる境界を意味する一方で、どちらも現実的な加速宇宙を保証するには強すぎる。NEC に基づく境界は観測される宇宙論に近いが still 厳しい。）