[論文レビュー] Effective Supergravity from Heterotic M-Theory and its Phenomenological Implications

Carlos Muñoz|ArXiv.org|Jun 18, 1999

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、2つの無次元パラメータにおける摂動展開を用いて、カルラビ＝ヤウ多様体へのホモロジックM理論の compactification から4次元有効超対称重力理論を導出する。Kähler項の高次補正を同定し、ホモロジックストリング理論の結果と一致させ、ゲージ結合定数の統一（約3×10¹⁶ GeV）、スピン統一対称性の破れ項、電荷および色の破れ最小値からの制約といった物性的意味を分析する。さらに、非摂動的5-brane効果を含めた拡張も行われる。

ABSTRACT

In this talk I summarize several recent results concerning the four-dimensional effective supergravity obtained using a Calabi-Yau compactification of the $E_8 imes E_8$ heterotic string from M-theory. A simple macroscopic study is provided expanding the theory in powers of two dimensionless variables. Higher order terms in the Kähler potential are identified and matched with the heterotic string corrections. In the context of this M-theory expansion, I discuss several phenomenological issues: universality of soft scalar masses, relations between the different scales of the theory (eleven-dimensional Planck mass, compactification scale and orbifold scale) in order to obtain unification at $3 imes 10^{16}$ GeV or lower values, soft supersymmetry-breaking terms, and finally charge and colour breaking minima. The above analyses are also carried out in the presence of (non-perturbative) five-branes.

研究の動機と目的

• ホモロジックM理論をカルラビ＝ヤウ3次元多様体にcompact化した場合の4次元有効超対称重力理論を導出すること。
• Kähler項における高次補正を同定し、既知のホモロジックストリング理論の補正と一致させること。
• ゲージ結合定数の統一、スピン統一対称性の破れ項、電荷／色の破れ最小値といった物性的制約を分析すること。
• M理論フレームワーク内での非摂動的5-brane効果を含めた分析を拡張すること。

提案手法

• compactificationスケールに関連する2つの無次元変数のべき級数としてM理論作用のマクロな展開を実行すること。
• E₈×E₈ホモロジックストリング理論のカルラビ＝ヤウcompactificationを用いて4次元有効超対称重力理論を導出すること。
• Kähler項における高次項を、ホモロジックストリング理論からの既知の摂動的補正と一致させること。
• 有効超対称重力フレームワークを用いてスカラー質量のスピン統一対称性の破れ項とゲージ結合定数の統一を研究すること。
• 非摂動的5-brane効果をM理論有効作用に組み込み、その物性的影響を評価すること。
• スカラー位エネルギーの電荷および色の破れ最小値に対する制約を用いて真空安定性を分析すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、カルラビ＝ヤウ多様体へのホモロジックM理論のcompactificationから有効超対称重力作用を体系的に導出できるか？
• RQ2 M理論展開におけるKähler項の高次補正は何か？それらはどのようにホモロジックストリング理論の補正と一致するか？
• RQ3 このM理論フレームワーク内では、3×10¹⁶ GeVまたはその未満でゲージ結合定数の統一が達成可能か？
• RQ4 非摂動的5-brane効果は、スピン統一対称性の破れ項の構造および真空安定性にどのように影響するか？
• RQ5 有効理論のスカラー位エネルギーにおける電荷および色の破れ最小値からの制約は何か？

主な発見

• 2つの無次元パラメータにおける体系的な展開を通じて、Kähler項の高次補正を捉えた有効超対称重力作用が導出された。
• Kähler項における高次補正が、ホモロジックストリング理論からの既知の摂動的補正と成功裏に一致した。
• ゲージ結合定数の統一は約3×10¹⁶ GeVのスケールで達成され、大統一理論と整合的である。
• M理論フレームワーク内でスピン統一対称性の破れ項が計算され、スカラー質量の普遍性に影響を与える。
• 電荷および色の破れ最小値からの制約が分析され、パrameter空間に非自明な制約を課すことが判明した。
• 非摂動的5-brane効果の組み込みにより、有効理論が変更され、真空構造の物性的妥当性に影響を与えた。