[論文レビュー] Observable effects from extra dimensions

Uwe Guenther, Alexander Zhuk|ArXiv.org|May 31, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、多次元重力理論におけるcompact化された余剰次元が、内部空間計量の共形励起状態を生成することを提案している。これらの励起状態は、4次元時空における重力励起子として現れる。重力励起子は、暗黒物質密度に寄与するか、標準模型粒子の散乱断面積を修正する。このことは、天体物理学および高エネルギー物理学における検証可能な物性的兆候を提供する。

ABSTRACT

For any multidimensional theory with compactified internal spaces, conformal excitations of the internal space metric result in gravitational excitons in the external spacetime. These excitations contribute either to dark matter or to cross sections of usual particles.

研究の動機と目的

• 高次元重力理論におけるcompact化された余剰次元の物理的結果を調査すること。
• 内部空間計量の共形励起状態が、4次元時空に観測可能な効果をもたらす仕組みを調査すること。
• これらの励起状態が、暗黒物質を説明するか、標準模型粒子の相互作用断面積を変化させうるかどうかを特定すること。
• 理論的高次元重力と天体物理学および素粒子物理学における物性的観測を結びつけること。
• 測定可能な重力的および素粒子物理学的効果を通じて、余剰次元を検証するメカニズムを提供すること。

提案手法

• 一般相対性理論および量子場理論の枠組みを用いて、内部空間がcompact化された多次元理論を分析すること。
• 外部時空における有効な重力自由度の源として、内部空間計量の共形励起状態に注目すること。
• 内部空間のダイナミクスに起因する重力励起子を含む有効な4次元アクションを導出すること。
• これらの励起子が標準模型粒子とどのように結合するかを特定し、散乱断面積への寄与を評価すること。
• これらの励起子の宇宙論的および天体物理学的意味、特に暗黒物質候補としての可能性を評価すること。
• 次元削減技術を用いて、高次元ダイナミクスを4次元時空に射影すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高次元重力理論におけるcompact化された内部空間の共形励起状態が、4次元において観測可能な重力的効果を生じるか？
• RQ2 これらの励起状態が、宇宙における観測された暗黒物質密度に寄与するか？
• RQ3 これらの励起子が、標準模型の既知の粒子相互作用の断面積をどの程度変化させるか？
• RQ4 このような重力励起子の物性的兆候は、天体物理学的および加速器実験においてどのように現れるか？
• RQ5 内部空間のcompact化のダイナミクスが、どのように有効な4次元重力自由度を生じさせるか？

主な発見

• 高次元理論における内部空間計量の共形励起状態は、4次元時空に重力励起子を生じさせる。
• これらの励起子は、有効な暗黒物質密度に寄与し、暗黒物質の幾何的起源を提供する。
• 励起子は標準模型粒子の断面積を変化させ、高エネルギー過程における散乱振幅を変化させる可能性がある。
• このモデルは、高次元重力と宇宙論および素粒子物理学における観測可能な現象を結びつけるメカニズムを提供する。
• 次元削減によって導かれた有効な4次元理論には、測定可能な意味を持つ新しい重力自由度が含まれる。
• 結果は、重力的および天体物理学的観測からの既存の制約と整合しており、今後の実験で検証可能な予測を示唆している。