[論文レビュー] Scalar Mass and Cosmological Constant induced by ``Anomalous" $U(1)$ $D$-term

Hiroaki Nakano|ArXiv.org|Apr 6, 1994

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、4次元超対称理論における異常なU(1)ゲージ対称性とD項を有するものについて、超対称性の破れ後に非一様なスカラー質量と正の宇宙定数を生成するメカニズムを提案する。このメカニズムは、弦モデルにおいて自然に実現可能であり、F項とD項の寄与が相殺されることで、一様なスカラー質量と消える宇宙定数が得られる可能性がある。単純なオービフォールドモデルを用いてその様子を示している。

ABSTRACT

When the supersymmetric theory contains the ``anomalous" $U(1)$ gauge symmetry with Green-Schwarz anomaly cancellation mechanism in 4 dimensions, its Fayet-Iliopoulos $D$-term generates non-universal scalar masses and the positive cosmological constant after the supersymmetry breaking. Both give the new contributions to the known results from $F$-term. Our mechanism is naturally realized in many string models and in some cases, leads to remarkable cancellations between $F$- and $D$-term contributions, providing the universal scalar mass and vanishing cosmological constant. We illustrate how such a possibility can arise by taking a simple orbifold example.

研究の動機と目的

• 異常U(1) D項が4次元超対称理論におけるスカラー質量と宇宙定数に与える影響を調査すること。
• フェイジ・イルポロス項に起因するD項寄与と超対称性の破れ状況におけるF項寄与の相互作用を検討すること。
• D項がF項と相殺することでスカラー質量が一様になり、宇宙定数が消える条件を探索すること。
• このメカニズムが、具体的な例として単純なオービフォールドモデルを用いて、現実的な弦のコンパクト化において実現可能であることを示すこと。
• グリーン＝シュガーの異常キャンセレーション機構が、スカラー質量スペクトルと真空エネルギーに与える役割を明確にすること。

提案手法

• 異常U(1)ゲージ対称性とフェイジ＝イルポロス項に起因するD項を有する4次元N=1超対称理論に基づく分析を行う。
• D項はスカラー位相エネルギーに寄与し、超対称性の破れ後にスカラー質量の一様性を破り、正の宇宙定数を生成する。
• 特にゲージおよび物質内容が明確に定義されたオービフォールドコンパクト化を焦点として、弦由来のモデルの文脈でこのメカニズムを検討する。
• 有効場理論的手法を用いて、ソフト質量および真空エネルギーにおけるF項とD項の寄与の相互作用を分析する。
• F項とD項の効果の明示的キャンセレーションを検討し、スカラー質量が一様になり、宇宙定数が消える条件を同定する。
• このキャンセレーションが弦理論的フレームワークにおいて自然に生じる様子を示す、最小限のオービフォールドモデルを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異常U(1)ゲージ対称性に起因するD項は、4次元超対称理論におけるスカラー質量と宇宙定数にどのように影響を与えるか？
• RQ2 D項寄与がF項寄与とキャンセルする条件は何か？ その結果、スカラー質量が一様になるのはどのような場合か？
• RQ3 異常U(1)対称性を持つモデルにおいて、F項とD項の効果のバランスによって宇宙定数をゼロにできるか？
• RQ4 異常キャンセレーションのためのグリーン＝シュガー機構は、D項の構造とその物理的結果にどのように関係しているか？
• RQ5 このD項メカニズムは、オービフォールドモデルのような現実的な弦コンパクト化において、どの程度実現可能か？

主な発見

• 異常U(1)ゲージ対称性に起因するD項は、超対称性の破れ後に非一様なスカラー質量と正の宇宙定数を生成する。
• 宇宙定数に対するD項寄与は正であるが、F項寄与はモデルに応じて正または負になり得る。
• 特にオービフォールドモデルのような特定の弦コンパクト化において、F項とD項の寄与のキャンセルが一様なスカラー質量を生じる。
• 同様のキャンセルにより、個々のF項およびD項寄与が非ゼロであっても、宇宙定数がゼロになることがある。
• このメカニズムは多くの弦モデルにおいて自然に実現可能であり、超対称理論における宇宙定数問題の解決策となる可能性を示唆する。
• このモデルは、D項とグリーン＝シュガー機構の相互作用が、質量の一様性や真空エネルギーの安定化といった物性論的に望ましい結果をもたらす可能性があることを示している。