[論文レビュー] Goldstone-Soliton Interactions and Brane World Neutrinos

Neil Lambert, Peter West|Research Portal (King's College London)|Dec 14, 2000

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 34被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、真空場理論における導出項のみの結合とは対照的に、ブレイン・ワールドにおけるソリトンとGoldstoneフェルミオン（ゴールドスティーノ）が非導出項結合を有することを示すことによって、超対称性における長年の矛盾を解消する。これにより、ブレーン上での自然な自発的対称性の破れからニュートリノがゴールドスティーノとして自然に生じ、ゴールドスティーノ仮説がニュートリノの結合に関する実験的観測と調和するようになる。

ABSTRACT

We discuss the interactions of Goldstone particles with solitonic states. We observe that, contrary to the familiar situation in the vacuum sector, the Goldstone particles can have non-derivative interactions with the solitons. This result is applied to brane physics and in particular leads to the possibility that neutrinos in brane world scenarios are Goldstone particles for broken supersymmetry.

研究の動機と目的

• ニュートリノのゴールドスティーノ仮説と、非導出項ニュートリノ結合の実験的観測との間の矛盾を解消すること。
• ブレイン・ワールドモデルにおけるゴールドストーンフェルミオンがソリトン状態と非導出項結合を有できるかどうかを調査すること。
• M理論およびタイプIIA双対性における非導出項ゴールドスティーノ-ソリトン相互作用がニュートリノの素粒子物理学に与える影響を探索すること。
• M理論とヤン・ミルズ理論の双対性が、ラップされたM五-brane上でのゴールドスティーノモードに対する非導出項結合をどのように支持するかを検討すること。
• ブレーン上にスーパーパartnerが存在しないことと、非線形に実現された超対称性が、危険なバリオン数/レプトン数を破壊する状態を回避できるかどうかを評価すること。

提案手法

• リーマン面にラップされたM五-braneの低エネルギー有効作用を分析し、破れた超対称性から生じるゴールドスティーノモードを同定する。
• M理論/タイプIIA双対性を用いてM五-braneの力学をN=2ヤン・ミルズ理論に結びつけ、そこでのゴールドスティーノが電荷を帯びた状態と非導出項で結合することを示す。
• ブレイン・ワールドボリューム理論におけるスレーター解を検討し、超対称性を破り、ゴールドスティーノモードを保持する。
• ゴールドストーンフェルミオンとソリトン状態の相互作用を検討し、零運動量においても散乱断面積がゼロでないことを示す。
• Dブレーン上のディラック＝ボーン＝インフェルト作用の構造を用いて、破れた超対称性が非線形に実現されることを主張し、ブレーン上に質量のあるスーパーパartnerが存在しないことを防ぐ。
• コンact化および小さなバルク超対称性の破れが、小さなニュートリノ質量と小さな宇宙定数を生成する役割を果たすことを検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 真空場理論における導出項のみの結合とは対照的に、ブレイン・ワールドにおけるソリトンとゴールドストーンフェルミオンが非導出項結合を有できるか？
• RQ2 M理論/タイプIIA双対性は、N=2ヤン・ミルズ理論におけるゴールドスティーノと電荷を帯びた状態との間の非導出項結合の存在をどのように支持するか？
• RQ3 実験的証拠が非導出項ニュートリノ結合を示しているにもかかわらず、なぜ標準的ゴールドスティーノ定理がブレイン・ワールドモデルにおけるニュートリノがゴールドスティーノであるのを排除できないのか？
• RQ4 非線形に実現された超対称性によってブレーン上にスーパーパartnerが存在しないことによって、危険なバリオン数/レプトン数を破壊する状態を回避できるか？
• RQ5 小さなニュートリノ質量と、小さなバルク超対称性の破れとの間に、小さな宇宙定数を生成する要因としての関係があるだろうか？

主な発見

• 標準的な真空状態とは対照的に、ブレイン・ワールドモデルにおけるゴールドストーンフェルミオンは、ソリトン状態と非導出項結合を有することができる。
• ラップされたM五-braneの低エネルギー有効理論において、ゴールドスティーノモードは電荷を帯びたソリトンと非導出項で結合し、標準模型におけるニュートリノの観測された結合と整合的である。
• コンact化された多様体上でのM理論とタイプIIA超弦理論の双対性により、N=2ヤン・ミルズ理論におけるゴールドスティーノがWボソンと非導出項で結合することが確認された。
• 非線形に実現された超対称性によりブレイン・ワールドボリューム上に質量のあるスーパーパartnerが存在しないため、従来のモデルで予測される危険なバリオン数/レプトン数を破壊する状態を回避できる。
• 観測された小さなニュートリノ質量は、小さなバルク超対称性の破れに起因する可能性があり、それと同時に小さな宇宙定数を生成する可能性があるため、これら二つの小さなスケールの間の関係が示唆される。
• このメカニズムにより、追加の超対称性の破れから複数のニュートリノが生じるようになり、4次元N=1モデルにおける唯一のゴールドスティーノという問題が解決される。