[論文レビュー] Supersymmetric Galileons Have Ghosts

Michael Koehn, Jean-Luc Lehners+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2013

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、標準ガリレオン理論のグローバルにN = 1のスピン特異性をもつ拡張が、第二のスカラー場を導入し、運動方程式を2階を超えるものに引き上げることでゴースト状態を生成することを示している。著者らは、スピン特異性ガリレオン理論が、他の高階微分効果的場理論と同様に根本的に不安定であり、有効記述が破綻するカットオフより低いエネルギースケールでゴーストが現れることを結論づけている。

ABSTRACT

Galileons are higher-derivative theories of a real scalar which nevertheless admit second order equations of motion. They have interesting applications as dark energy models and in early universe cosmology, and have been conjectured to arise as descriptions of brane dynamics in string theory. In the present paper, we study the bosonic sector of globally N = 1 supersymmetric extensions of the “standard” Galileon Lagrangians in detail. Supersymmetry requires that the Galileon scalar now becomes paired with a second real scalar field. We prove that the presence of this second scalar causes the equations of motion to become higher than second order, thus leading to the appearance of ghosts. Our result suggests that supersymmetric Galileons should be regarded essentially on the same footing as other higher-derivative terms arising in effective field theories. We also analyze the energy scales up to which, in an effective description, the ghosts can be tamed.

研究の動機と目的

• スピン特異性拡張されたガリレオン理論が2階微分方程式を保存するかを調査すること。
• N = 1スピン特異性による第二のスカラー場の導入が、ガリレオンラグランジアンの力学に与える影響を特定すること。
• 潜在的なゴースト不安定性が存在するにもかかわらず、スピン特異性ガリレオン理論が有効場理論として成立可能かどうかを評価すること。
• 有効場理論枠組み内でゴースト効果を抑えられるエネルギースケールを特定すること。

提案手法

• 標準ガリレオンラグランジアンのグローバルにN = 1のスピン特異性拡張のボソン的セクターを構築すること。
• 得られた2スカラー系の運動方程式を導出し、その次数を分析すること。
• 運動方程式に2階を超える微分が存在することを特定し、ゴーストモードの存在を示唆すること。
• 有効場理論的手法を用いて、ゴーストが支配的になる前に理論が摂動的に有効であるエネルギースケールを推定すること。
• スピン特異性ガリレオンラグランジアンの構造を、既知のゴースト問題を有する高階微分理論と比較すること。
• 標準的なゴースト解析を適用し、量子スペクトルにおける不安定性の発生を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 N = 1スピン特異性による第二のスカラー場の導入が、ガリレオン理論における2階微分方程式を保存するか？
• RQ2 スピン特異性ガリレオンモデルにおける運動方程式の次数は何か？ そして、ゴースト状態を引き起こすか？
• RQ3 スピン特異性ガリレオンにおけるゴーストモードは、他の高階微分有効場理論のものとどのように比較できるか？
• RQ4 スピン特異性ガリレオンの有効記述において、ゴースト効果が支配的になるエネルギースケールは何か？
• RQ5 スピン特異性ガリレオンのゴースト問題は、制御された有効場理論領域内で抑制または抑え込めるか？

主な発見

• スピン特異性拡張されたガリレオン理論は、第二のスカラー場を導入し、運動方程式を2階を超えるものに引き上げる。
• 2階を超える運動方程式の存在は、ゴースト状態の存在を示唆し、量子論的レベルで理論が不安定であることを意味する。
• したがって、スピン特異性ガリレオン理論は、ゴースト問題を有する他の高階微分有効場理論と同様の立場にある。
• ゴーストが支配的になるエネルギースケールは、有効場理論のカットオフスケールによって制限されており、それ以上では記述が破綻する。
• カットオフを超えてはゴーストモードを抑えられず、有効記述の有効性が制限される。