[論文レビュー] SUSY Breaking, Cosmology, Vacuum Selection and the Cosmological Constant in String Theory

T. Banks|ArXiv.org|Jan 26, 1996

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 24

ひとこと要約

この論文は、宇宙論的制約——特に、妥当なインフレーションのシナリオの要請と宇宙定数の消滅——が、弦理論における正しい真空中を選び、低エネルギーSUSY破れよりも隠れたセクターにおけるSUSY破れを好むと提案する。非摂動的補正がKähler項に及ぼす影響により、弱い結合領域においてもdilatonが自然に安定化され、観測限界に近い宇宙定数が得られることを主張している。一方、低エネルギーSUSY破れは、宇宙論的に問題となる軽いdilatonと一様な力場を生じさせる。

ABSTRACT

This is the written version of a talk given at the Santa Barbara Workshop on Supersymmetry in December of 1995. It summarizes a collection of results on superstring cosmology obtained by the author and various collaborators, and contains some speculations about the resolution of the cosmological constant and vacuum selection problems in string theory.

研究の動機と目的

• 弦理論における正しい真空中の選択原理を特定し、場の理論にとどまらず、宇宙論的要因が不可欠であると主張する。
• Dine-Seibergのdilatonの走る問題を解決し、Kähler項への非摂動的補正が弱い結合領域でdilatonを安定化できることを示す。
• 4次元の大きな時空次元と破れた超対称性が、宇宙論的選択原理の自然な結果である理由を説明する。
• 低エネルギーSUSY破れが弦理論においてなぜ実現可能でないかを評価し、軽いdilatonがもたらす宇宙論的問題を強調する。
• ホログラフィー原理を用いて宇宙定数を推定し、SUSY破れメカニズムに依存する結果を得る。

提案手法

• 弱い結合領域におけるストリングスケール付近のスーパーオブジェクト場理論（EFTS）を基礎的仮定とする。
• 解析性とS双対性の制約を適用し、dilatonの超電位が純粋な指数関数的項に支配され、Kähler項への非摂動的補正が安定化を可能にすると議論する。
• 行列モデルとストリング場理論の議論を用いて、$e^{-c/g}$のオーダーの非摂動的補正を推定し、$c \sim 1$とする。
• ホログラフィー原理を用いて、宇宙定数の推定を推測し、隠れたセクターSUSY破れと低エネルギーSUSY破れのシナリオを比較する。
• dilatonの質量と結合定数が宇宙論的再加熱と一様な力場に与える影響を、力の範囲に関する実験的制約を用いて分析する。
• 摂動的および非摂動的場理論技法（Borel変換とコンフォール写像を含む）を用いて、Kähler項展開の高次項の振る舞いを調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ弦理論は4つの大きな時空次元と破れた超対称性を持つ真空中を選択するのか？
• RQ2 Dine-Seibergのdilatonの走る問題があるにもかかわらず、弱い結合領域におけるdilatonの安定化はどのように達成されるのか？
• RQ3 低エネルギーSUSY破れが弦理論に与える宇宙論的影響、特にdilatonに関しては何か？
• RQ4 ホログラフィー原理を用いて、弦理論における宇宙定数を推定できるか？
• RQ5 なぜ宇宙論的観点から、低エネルギーSUSY破れよりも隠れたセクターSUSY破れが好まれるのか？

主な発見

• 十分なe-foldingsを有する妥当なインフレーションシナリオの要請により、宇宙定数が消滅または観測限界に近い真空が選ばれる。
• 隠れたセクターSUSY破れは、観測限界に近い宇宙定数の推定値をもたらすが、低エネルギーSUSY破れは観測的に有意でないほど小さい値をもたらす。
• 低エネルギーSUSY破れは非常に軽いdilatonを生じさせ、ミリメートルからセンチメートルの範囲の一致した力場を媒介し、宇宙論的再加熱の問題を引き起こす。
• Kähler項への非摂動的補正——おそらく$e^{-1/g}$のオーダー——が、超電位が摂動的のままであってもdilatonの安定化を可能にする。
• 非摂動的補正に次元依存の$4\pi$のべきが現れないことは、弦理論と量子場理論の展開パラメータの起源に根本的な違いがあることを示唆する。
• ホログラフィー原理が有効であるならば、標準的な場の理論的期待とは異なり、宇宙定数の自然性に関する期待をくつがえし、その小さな値が宇宙論的ダイナミクスによって選択されている可能性を支持する。