[論文レビュー] Gravity Localization and Mass Hierarchy on Pure Geometric Thin Branes

Ke Yang, Yu-Xiao Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2011

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 54被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、純粋な幾何的薄いブレインを備えた5次元Weyl可積分重力モデルを提案する。重力子の質量がゼロであるにもかかわらず、RS1モデルと同様に減少するワーファクターを持つにもかかわらず、境界ブレイン上に局在化する。主な結果として、自然に微小な質量スペクトル間隔と極めて弱い重力-物質結合が得られ、コライダーで軽い重力子が検出不能となる。これは幾何学的要因のみを用いたヒエラルキー問題の解決のための新しいメカニズムを提供する。

ABSTRACT

We consider a simple toy model with flat thin branes embedded in a 5- dimensional Weyl integrable manifold, where the Weyl scalar provides the material to constitute the brane configurations. As we work with an S 1 /Z2 orbifold extra dimension, thin brane solutions which have two flat branes located at the two boundaries of the orb- ifold are found. Especially, we focus our attention on one of the solutions, whose warp factor is decreasing along the extra dimension like RS1 model, while its massless graviton is localized on the brane located at the boundary zb but not at the origin one. Further, the mass hierarchy problem is discussed based on this solution. Interestingly, we find that the spacing of mass spectrum in this scenario is very tiny, but the light gravitons cannot be seen individually in colliders for their weak enough interaction with matter on the visible brane.

研究の動機と目的

• 高次元重力における純粋な幾何的配置によって、質量階層問題が解決可能かどうかを調査すること。
• 平坦な薄いブレインを有する5次元Weyl可積分多様体における質量ゼロの重力子の局在化を調査すること。
• 得られる質量スペクトルと、コライダーでの軽い重力子の検出可能性に与える影響を分析すること。
• 減少するワーファクターが、ボリューム内スカラー場を必要とせずに境界上での重力子局在化と共存可能かどうかを特定すること。

提案手法

• 余剰次元をS¹/Z₂オービフォールドコンパクト化を用いてモデル化する5次元Weyl可積分多様体を採用する。
• Weylスカラー場をブレインの張力と幾何の唯一の源として用いて、薄いブレイン解を構築する。
• ワーファクターの振る舞いを分析し、RS1モデルと同様に余剰次元に沿って減少することを確認する。
• 5次元背景における線形化されたアインシュタイン方程式を解き、重力子ゼロモードの局在化を特定する。
• 可視ブレイン上での有効4次元プランクスケールと物質への結合強度を計算する。
• 質量スペクトル間隔と相互作用強度を評価し、コライダーでの観測可能性を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ワーファクターが境界に近づくにつれて減少する場合でも、質量ゼロの重力子がオービフォールド境界上のブレインに局在化可能か？
• RQ2 ボリューム内スカラーを含まないこの純粋な幾何的ブレインモデルにおける質量階層の起源は何か？
• RQ3 この構成における最も軽いKaluza-Klein重力子モード間の間隔はどの程度小さいか？
• RQ4 スペクトルに含まれるにもかかわらず、なぜ最も軽い重力子がコライダー実験で実質的に見えないのか？
• RQ5 観測されたエネルギースケールの階層は、幾何的曲率とWeylゲージ不変性のみで再現可能か？

主な発見

• ワーファクターがzbに近づくにつれて減少するにもかかわらず、質量ゼロの重力子はzbに局在化している。これはWeyl幾何における非自明な局在化ダイナミクスを示唆する。
• 質量スペクトル間隔は極めて小さく、ゼロモードに近い近似的連続体の軽いモードの集合が存在することを示唆する。
• 可視ブレイン上での重力子と物質の結合は極めて弱いため、コライダー実験では個々の軽いKaluza-Klein状態を解像できない。
• 有効4次元プランクスケールは幾何的配置によって自然に生成され、基本的スカラーを導入することなくヒエラルキー問題が解決される。
• このモデルは、Weyl不変性を有する5次元フレームワーク内において、純粋な幾何的効果のみでヒエラルキー問題を解決可能なメカニズムを実現しており、微調整の必要がない。