[論文レビュー] The unbearable lightness of charged gravitini

Gianguido Dall’Agata, Maxim Emelin+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2021

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 49被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、N=2ゲージ付加超対称理論のde Sitter真空中で、パラメトリックに小さいまたはゼロのラグランジアン質量を持つ荷電した重力ビンが磁気的弱い重力予想（WGC）を破る、という証明を行う。その結果、このような解は量力学的重力理論の枠組みから除外され、スワームランドに属することになる。この結果は、N=2超対称理論における既知のすべての安定なde Sitter解に適用可能であり、N=8へと拡張可能である。これにより、軽量な荷電した重力ビンを伴う（準）de Sitter時空が、量子重力理論と整合しない可能性が強く示唆される。

ABSTRACT

We prove that charged gravitini cannot have parametrically small or vanishing Lagrangian mass in de Sitter vacua of extended supergravity while respecting the magnetic weak gravity conjecture. This places large classes of de Sitter solutions of gauged supergravity in the swampland, including all known stable solutions of the N=2 theory. We illustrate this result by analyzing a variety of de Sitter critical points of N=2 matter-coupled supergravity that also include new stable de Sitter solutions. Our results provide concrete evidence that (quasi) de Sitter with charged light gravitini should belong to the swampland, which also strongly resonates with the festina lente bound.

研究の動機と目的

• 拡張超対称理論における軽量な荷電した重力ビンを伴うde Sitter真空中が、磁気的弱い重力予想（WGC）と整合しないことを確立すること。
• パラメトリックに軽量または質量ゼロの荷電した重力ビンがN=2ゲージ付加超対称理論において磁気的WGCを破る一般的証明を提供すること。
• 結果をN=8超対称理論に拡張し、8>N>2の拡張超対称理論に対しても普遍性を示唆すること。
• 「festina lente」限界が、軽量な荷電した重力ビンが存在する状況におけるWGC破れと整合することを示し、その妥当性を検証すること。
• 他のスワームランド予想では除外されないが、この基準によって除外される既知のde Sitter解（安定または不安定）を同定すること。

提案手法

• ベクトルmultipletとハイパーマルチプレットを含むN=2ゲージ付加超対称理論の枠組みを構築し、ハイパーマルチプレットスカラー多様体を記述するために、コセット空間SO(4,2)/SO(4)×SO(2)を用いる。
• 超対称理論のポテンシャルとキリングスピンォ方程式を用いて、重力ビンの質量と電荷を計算し、重力ビンが軽量かつ荷電している条件を同定する。
• 磁気的WGCを適用し、ブラックホールの電荷対質量比を超える状態が存在することを要請し、その破れの条件を導出する。
• SO(2,1)×U(1)、SO(3)×U(1)、SO(3)×O(1,1)ゲージ群を有する具体的なモデルを分析し、安定および不安定なde Sitter臨界点を含む。
• コセット代表元から導かれるヴィエルバインと計量を用いて、スカラー多様体の幾何学と関連するキリングベクトルを計算する。
• 「festina lente」限界を用いた結果の妥当性確認を行い、WGC破れと整合することを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 N=2物質カップリング超対称理論における、軽量な荷電した重力ビンを伴うde Sitter真空中が、磁気的弱い重力予想と整合可能か？
• RQ2 de Sitter時空において、軽量な荷電した重力ビンが磁気的WGCを破る一般的条件は何か？
• RQ3 N=2超対称理論における既知のすべての安定de Sitter解が、この基準によって除外されるか？
• RQ4 軽量な荷電した重力ビンの存在が、有効場理論のUVカットオフにどのように影響するか？
• RQ5 「festina lente」限界は、軽量な荷電した重力ビンが存在する状況におけるWGC破れと整合的か？

主な発見

• N=2超対称理論のde Sitter真空中で、ラグランジアン質量がゼロまたはパラメトリックに小さい荷電した重力ビンは、磁気的弱い重力予想（WGC）を破る。
• N=2超対称理論における既知のすべての安定de Sitter解が、この基準によって除外され、スワームランドに属することになる。
• この結果はN=8超対称理論へと拡張可能であり、拡張超対称理論におけるこのような軽量な荷電した重力ビンが（準）de Sitter時空と整合しないことを示唆する。
• 磁気的WGCの破れは「festina lente」限界と強く相関しており、両予想の非自明な整合性チェックを提供する。
• 荷電していない重力ビン、または臨界点でゲージ対称性が破れている解は除外を免れるため、電荷と軽さの両方が必要であることが明確になる。
• SO(2,1)×U(1)ゲージ群に1つまたは2つのハイパーマルチプレットを有する特定のモデルでは、他のスワームランド基準が適用されない場合でもWGCが破れることが同定された。