[論文レビュー] Radion tunneling in higher curvature gravity

Tanmoy Paul, Soumitra SenGupta|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2018

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、高次の曲率 F(R) 重力で支配される5次元 AdS ワークド時空におけるラディオントンネル効果を調査し、F(R) 重力に由来するスカラー自由度がモジュールスポテンシャルを生成することを示している。研究では、トンネル効率が著しく抑制される領域—すなわちブレインの安定性を示す—が、ゲージ階層問題を解消するのに必要なパラメータ範囲と正確に一致していることが判明した。

ABSTRACT

We consider a five dimensional AdS warped spacetime where the bulk geometry is governed by higher curvature $F(R)$ gravity. In this model, we determine the modulus potential originating from the scalar degree of freedom of higher curvature gravity. In the presence of this potential, we investigate the possibility of modulus (radion) tunneling leading to an instability in the brane configuration. Our results reveal that the parametric regions where the tunneling probability is highly suppressed, corresponds to the parametric values required to resolve the gauge hierarchy problem.

研究の動機と目的

• 5次元 AdS ワークド時空における高次の曲率 F(R) 重力フレームワーク内でのブレイン配置の安定性を調査すること。
• F(R) 重力におけるスカラー自由度に起因するモジュールス（ラディオン）ポテンシャルを導出すること。
• この修正重力モデル下で、ラディオントンネルがブレイン系に不安定性をもたらすかどうかを評価すること。
• トンネル効率が抑制されるパラメータ範囲を同定し、それがゲージ階層問題に与える関連性を評価すること。

提案手法

• 高次の曲率 F(R) 重力を持つ5次元の反ド・ジッター（AdS）ワープド幾何学として、バルク時空をモデル化すること。
• F(R) 重力作用からスカラー自由度を抽出し、これによりモジュールスポテンシャルに寄与すること。
• ワープド背景におけるスカラーモードの力学を用いて、ラディオン場の有効ポテンシャルを構築すること。
• 半古典的近似におけるインスタントン法を用いて、ラディオン場のトンネル確率を計算すること。
• 特にゲージ階層問題に関連するパrameterに依存するトンネル抑制の依存性を分析すること。
• トンネル効率が抑制されるパラメータ領域を、ゲージ階層問題を解消するのに必要な領域と比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 F(R) 重力におけるスカラー自由度は、ワープドな5次元 AdS 時空において、どのようにモジュールスポテンシャルに影響を与えるか？
• RQ2 この高次の曲率重力モデルにおけるラディオントンネルの確率は何か？ そして、どのような条件下で抑制されるか？
• RQ3 ラディオントンネルの抑制は、ゲージ階層問題を解消するパラメータ範囲とどの程度相関しているか？
• RQ4 トンネルダイナミクスを通じて、ブレイン配置の安定性がゲージ階層問題と解析的に結びつけられるか？

主な発見

• F(R) 重力におけるスカラー自由度は、ワープドな5次元時空内でのラディオン場のダイナミクスを支配するモジュールスポテンシャルを生成する。
• F(R) モデルの特定のパラメータ範囲において、ラディオン場のトンネル確率が顕著に抑制される。
• トンネル効率が最も抑制される領域は、正確にゲージ階層問題を解消するために必要なパラメータ値と一致する。
• この一致は、トンネル抑制によって保護されるブレイン配置の安定性が、階層問題を解消するのと同じ領域で自然に生じることを示唆している。
• 結果から、高次の曲率重力モデルにおいて、量子的安定性（トンネル抑制を通じて）と階層問題の間には非自明な関係があることが示唆される。