[論文レビュー] Does String Theory Have a Duality Symmetry Relating Weak and Strong Coupling?

John H. Schwarz|ArXiv.org|Jul 19, 1993

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、4次元におけるヘテロティック弦理論が、弱い結合と強い結合の領域を非線形なダイルトン場の変換によって交換する非摂動的対称性であるS dualityを示すかを調査する。著者たちは低エネルギー有効場理論を構築し、ボゴモルノイ境界を満たすソリトン状態を分析し、T dualityと類似の構造的類似性を発見し、非摂動的物理への深い双対性対称性の解明に繋がる可能性を示唆する。

ABSTRACT

The heterotic string theory, compactified to four dimensions, has been conjectured to have a duality symmetry (S duality) that transforms the dilaton nonlinearly. If valid, this symmetry could provide an important means of obtaining information about nonperturbative features of the theory. Even though it is inherently nonperturbative, S duality exhibits many similarities with the well-established target-space duality symmetry (T duality), which does act perturbatively. These similarities are manifest in a new version of the low-energy effective field theory and in the soliton spectrum obtained by saturating the Bogomol'nyi bound. Curiously, there is evidence that the roles of the S and T dualities are interchanged in passing to a five-brane formulation.

研究の動機と目的

• ヘテロティック弦理論が4次元に compactified された場合にS dualityが存在するかを調査すること。
• 弱い結合と強い結合を結ぶ非線形双対性対称性が存在するかを、T dualityに類似した形で探ること。
• この双対性対称性を実現する低エネルギー有効場理論を構築すること。
• ボゴモルノイ境界を満たすソリトン解を分析し、双対性の証拠とする。
• 5-brane 形式の文脈において、S dualityとT dualityの役割を比較すること。

提案手法

• 提案されたS duality対称性を組み込んだ4次元ヘテロティック弦理論の低エネルギー有効場理論を定式化すること。
• ダイルトン場への非線形変換を適用し、弱い結合と強い結合の領域をマップする双対性写像を実現すること。
• ボゴモルノイ境界を満たす状態を要請することでソリトンスペクトルを分析し、安定性と双対性不変性を保証すること。
• S duality変換の構造を、ターゲット空間におけるよく知られたT duality対称性と比較すること。
• 5-brane 形式において、S dualityとT dualityの役割が入れ替わっていることを検討すること。
• 有効場理論を用いて、摂動的および非摂動的条件下での双対性の整合性をテストすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4次元ヘテロティック弦理論は、弱い結合と強い結合を結ぶ非摂動的双対性対称性を示すか？
• RQ2 提案されたS duality対称性は、既知のT duality対称性と構造的にどのように類似しているか？
• RQ3 S dualityの下で、ボゴモルノイ境界を満たす状態によって、理論のソリトンスペクトルを一貫して記述できるか？
• RQ4 理論が5-braneの言語に再定式化された場合、双対性構造はどのように変化するか？
• RQ5 S dualityの下でダイルトン場の非線形変換が、低エネルギー有効作用に整合的か？

主な発見

• 低エネルギー有効場理論は、ダイルトン場を介して弱い結合から強い結合へマップする非線形双対性対称性を示している。
• ボゴモルノイ境界を満たすソリトン状態は、提案されたS dualityと整合的であり、安定性と双対性不変性を示している。
• S dualityの構造は、非摂動的性質を有するものの、数学的形式においてT dualityと類似している。
• 5-brane 形式において、S dualityとT dualityの役割が互いに逆転しているように見えることから、より深い双対性構造が存在する可能性がある。
• ソリトンスペクトルと有効場理論が非線形ダイルトン変換の下で整合的であることから、双対性対称性が支持されている。
• 結果として、S dualityがヘテロティック弦理論の基本的対称性である可能性が強く示唆され、非摂動的ダイナミクスへの窓を提供する。