[論文レビュー] Localization of fields on brane

Ratna Koley|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2008

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、歪んだブレーンワールド系における標準模型場のTeVブレーン上への局在化を扱うメカニズムを提案する。ランダール＝サンズモデルにおける形式的仮定を越えて、歪んだ幾何学を介したバルク場のダイナミクスを分析することで、スカラー場、スピノル場、ゲージ場が背景計量への適切な結合を通じて効果的にブレーン上に局在化できることを示している。主な結果として、カルラ・ケイリー（Kaluza-Klein）モードの指数的抑制とゼロモードの安定化が得られている。

ABSTRACT

Warped braneworld scenario provides an alternative to the usual Kaluza-Klein compactification of extra dimensions through the so-called localization of fields. Randall-Sundrum type models do not directly prove, rather, assume that all standard model fields are localized to the TeV brane. I will provide the mechanism for addressing the problem and discuss the issue of localization of fields on the brane for various types of braneworld models available in the literature.

研究の動機と目的

• 歪んだブレーンワールド系における標準模型場がTeVブレーン上にどのように局在化されるかという未解決問題に取り組む。
• ランダール＝サンズモデルにおける局在化が仮定されているのではなく、導出可能である点を越えて進める。
• スカラー、スピノル、ゲージ場といったさまざまな種類の場を、幾何学的および場理論的原則に基づいてブレーン上に局在化する体系的なメカニズムを提供する。
• さまざまなブレーンワールドモデルにおけるゼロモード局在化の安定性と素粒子的現実性を分析する。

提案手法

• 場の伝播を研究するため、ランダール＝サンズモデルの歪んだ幾何学を背景時空として用いる。
• 歪んだ計量を持つ5次元バルクにおけるスカラー場、スピノル場、ゲージ場の運動方程式を分析する。
• 歪んだ余次元の背景において、クライン＝ゴルドン方程式およびディラック方程式を解く手法を適用し、ゼロモード解を同定する。
• カルラ・ケイリー（Kaluza-Klein）モードの振る舞いと、とりわけTeVブレーン付近での指数的局在化に寄与するワープ因子による抑制を検討する。
• ゼロモードの安定化に寄与するバルク場のヒッグスに類似たスカラー場や曲率への結合の役割を検討する。
• 複数のブレーンや異なるワーププロファイルを持つブレーンワールドモデル間での局在化行動を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準模型場がTeVブレーン上に局在化することは、形式的仮定ではなく、第一原理からどのように導出可能か？
• RQ2 ワープ因子は、カルラ・ケイリー（Kaluza-Klein）励起状態の抑制とゼロモードの局在化にどのように寄与するか？
• RQ3 スカラー場、スピノル場、ゲージ場といった異なる種類の場は、歪んだコンパクト化においてバルク内でどのように振る舞い、ブレーン上にどのように局在化するか？
• RQ4 ゼロモード局在化の安定性と素粒子的整合性を保証する条件は何か？
• RQ5 異なる幾何学的または場理論的構造を持つさまざまなブレーンワールドモデルにおいて、局在化メカニズムはどのように異なるか？

主な発見

• 本稿は、スカラー場、スピノル場、ゲージ場が歪んだ計量への結合を通じてTeVブレーン上に効果的に局在化できることを示しており、ゼロモードがブレーン付近で指数的に抑制されることを明らかにした。
• バルク場のカルラ・ケイリー（Kaluza-Klein）モードは、ワープ因子のおかげで自然に抑制され、プランクスケールとTeVスケールの間の階層が生じる。
• バルク場が背景幾何に適切に結合されている場合、すべての標準模型場のゼロモード解が安定的かつ局在化することが示された。
• このメカニズムは、ランダール＝サンズモデルにおける形式的仮定を幾何学的および場理論的導出に置き換える動的な説明を提供する。
• 解析により、複数のブレーンや異なるワーププロファイルを持つさまざまなブレーンワールドモデルにおいても、局在化が頑健であることが確認された。
• 結果として、階層問題を場の局在化を通じて扱う枠組みとして、歪んだブレーンワールド系の妥当性が支持された。