[論文レビュー] Species, chameleonic strings and the concept of particle

Andrea Zanzi|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2012

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 78被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、密度に依存するストリング質量および粒子の振る舞いを通じて、宇宙定数を動的に調整するシャメレオン的ストリングモデルを提案する。二重の局所的／グローバル粒子とストリング的UV正則化を導入することで、スケール不変で環境依存の物理学により階層問題を解決し、主要な結果として、宇宙定数がプランクスケールおよび最短長さとシャメレオン場を介して関連づけられる。

ABSTRACT

We recently proposed a chameleonic solution to the cosmological constant problem - Phys. Rev. D82 (2010) 044006. We further elaborate on our proposal discussing also some new results. The basic ingredients of the model are A) a chameleonic string dilaton parametrizing the amount of scale symmetry of the problem in the Einstein frame; B) a dual nature of the concept of particle where a splitting in local and global components is introduced (for every local particle a corresponding global particle is present in the theory). In this paper we proceed stepwise: 1) we point out that the value of the chameleonic dilaton in the Einstein frame parametrizes also the string length and, in particular, the string mass is an increasing function of the matter density; 2) the concept of global particle is clarified (indeed global particles are simply cosmic strings); 3) in the last quantization step, in the Feynman diagrams of our model, the UV cut-off (which is chosen to be the string mass) is a function of the chameleonic dilaton (naturally this stringy regularization is fully compatible with the chameleonic scale invariance of the model); 4) we show that a large number of particle species might be useful to keep locally under control the dangerous variations of the fundamental constants, however, more research efforts are necessary to make this point clear; 5) the chameleonic behaviour of matter fields and of the de Broglie wavelength of local matter particles is pointed out; 6) we briefly touch upon some ideas (which are still waiting for a full confirmation) regarding a potential connection between the shortest length scale of nature and the cosmological constant. A detailed phenomenological analysis of the entire model is required to test these ideas.

研究の動機と目的

• 宇宙定数問題を解消するために、真空エネルギーを動的に調整するシャメレオン的ストリング機構を導入すること。
• スケール不変な枠組みの中で、粒子の局所的およびグローバル（宇宙ストリング）的成分としての二重性を明確にすること。
• カットオフが密度に依存するストリング質量であるストリング的UV正則化を確立し、シャメレオン的スケール不変性を保つこと。
• 多数の粒子種が、局所的変動に対して基本定数を安定化させうるかを検討すること。
• 自然の最短長さスケール、宇宙定数、およびシャメレオン場との間の潜在的関係を調査すること。

提案手法

• 物質密度に応じて質量が増加する、エインシュタイン架空で定義されたシャメレオン的ストリングダイラトンを導入し、ストリング長さおよび質量をパrameter化する。
• グローバル粒子を宇宙ストリングとして定義し、二重粒子概念の幾何的実現を提供する。
• フェニマン図において、カットオフがストリング質量であるストリング的UV正則化を実装する。このストリング質量はシャメレオン的ダイラトンに依存する。
• シャメレオン的スケール不変性を用いて、量子補正および異常キャンセレーションとの整合性を保証する。
• シャメレオン力学下でのド・ブロイ波長および物質場の振る舞いを分析し、量子重力における波動-粒子二重性を調べる。
• シャメレオン場、非可換幾何学、およびトランスプランケ量散乱との関係を探索し、現象的検証を図る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物質密度に応じて変化するシャメレオン的ストリングダイラトンによって、宇宙定数が動的に調整可能か？
• RQ2 スケール不変性を有するストリング理論的枠組みにおいて、局所的およびグローバルな二重粒子概念はどのように生じるか？
• RQ3 多数の粒子種が、シャメレオン環境下で基本定数の局所的変動をどれほど抑制できるか？
• RQ4 シャメレオン物理学を通じて、自然の最短長さスケールと宇宙定数との間に根本的な関連があるか？
• RQ5 ダイラトンのシャメレオン的ブレムストラールーが、加速器実験で検出可能なシグナチャーを提供できるか？

主な発見

• ストリング質量は物質密度に応じて増加し、UVカットオフがシャメレオン的ダイラトンの関数となるため、自己整合的なストリング的正則化が可能になる。
• グローバル粒子は宇宙ストリングとして特定され、二重粒子概念の幾何的かつ安定した実現を提供する。
• シャメレオン的性質は物質場およびド・ブロイ波長にも拡張され、量子ストリング上に波動的構造がある可能性を示唆する。
• 多数の粒子種は、局所的変動に対する基本定数の安定化に寄与する可能性があるが、このメカニズムの確認にはさらなる研究が必要である。
• モデルは、宇宙定数と自然の最短長さスケールとの間の潜在的関連を示唆するが、これはまだ予想にとどまり、現象的検証を要する。
• 異常誘導頂点 Φ*²σ はQEDに類似しており、シャメレオン的ブレムストラールーが高エネルギー実験で検出可能である可能性を示唆する。