[논문 리뷰] A New Venue of Spontaneous Supersymmetry Breaking in Supergravity

Eduardo Guendelman, Emil Nissimov외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 01. 22.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 9인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 비유클리드 공간 시간 체적 형식을 사용하여 최소한의 N=1 및 아데르 슈피어 게이지 이론을 재구성함으로써 초중력 이론 내에서 자발적 초대칭 붕괴를 위한 새로운 메커니즘을 제안한다. 이는 통합 상수로서의 우주론적 상수를 동적으로 생성하며, 이는 물리적 중력 페르미온 질량이 크고 효과적인 우주론적 상수가 작은 동시에 관측 가능한 느리게 팽창하는 우주와 일치하는 결과를 낳는다.

ABSTRACT

We present a qualitatively new mechanism for dynamical spontaneous breakdown of supersymmetry in supergravity. Specifically, we construct a modified formulation of standard minimal N=1 supergravity as well as of anti-de Sitter supergravity in terms of a non-Riemannian spacetime volume-form (generally covariant integration measure density). The new supergravity formalism naturally triggers the appearance of a dynamically generated cosmological constant as an arbitrary integration constant which signifies spontaneous (dynamical) breaking of supersymmetry. Applying the new formalism to anti-de Sitter supergravity allows us to appropriately choose the above mentioned arbitrary integration constant so as to obtain simultaneously a very small effective observable cosmological constant as well as a large physical gravitino mass as required by modern cosmological scenarios for slowly expanding universe of the present epoch.

연구 동기 및 목표

• 기존 접근 방식을 넘어서 동적 자발적 초대칭 붕괴를 위한 새로운 메커니즘을 개발하기 위해.
• 현대 천문학에서 관측되는 느리게 팽창하는 우주와 일치하는, 큰 중력 페르미온 질량과 작은 관측 가능한 우주론적 상수 사이의 갈등을 해결하기 위해.
• 비유클리드 공간 시간 체적 형식이 우주론적 상수를 보존된 캐논ical 운동량으로 자연스럽게 생성함을 보여주기 위해.
• 작은 효과적인 우주론적 상수와 큰 물리적 중력 페르미온 질량을 동시에 달성하기 위해 아데르 슈피어 초중력 이론에 이 이론적 틀을 적용하기 위해.
• 명시적인 질량 항 없이도 초대칭 Brout-Englert-Higgs 효과를 실현하기 위해 우주론적 상수를 동적으로 생성함으로써.

제안 방법

• 보조 최대질량 반대칭 텐서 게이지 장을 사용하여 구성된 비유클리드 공간 시간 체적 형식을 사용하여 N=1 및 아데르 슈피어 초중력 이론을 수립한다.
• 메트릭에 의존하지 않는 대체 통합 측도 밀도를 도입함으로써, 동적 특성이 다른 새로운 종류의 중력-물질 작용을 도출한다.
• 캐논리컬 해밀토니안 분석을 수행하여 보조 장의 물리적 역할과 우주론적 상수가 디라크 제약을 받는 캐논리컬 운동량으로서의 등장 원리를 규명한다.
• 기본 우주론적 상수와 중력 페르미온 질량 항이 |Λ₀| = 3m²로 조정된 아데르 슈피어 초중력 이론에 이 이론적 틀을 적용한다.
• 동적으로 생성된 우주론적 상수 M(임의의 통합 상수)를 정밀 조정하여 Λ_eff = M + Λ₀ ≪ |Λ₀| 이고 m_eff ≈ m 이 되도록 한다.
• 최종적으로 수정된 작용을 사용하여 아인슈타인 방정식을 유도하고 중력 페르미온 질량 및 효과적인 우주론적 상수에 대한 물리적 함의를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비유클리드 공간 시간 체적 형식을 통해 초중력 이론 내에서 자발적 초대칭 붕괴가 동적으로 유도될 수 있는가?
• RQ2 대체 통합 측도의 도입이 어떻게 동적으로 생성된 우주론적 상수를 초래하는가?
• RQ3 이 이론적 틀이 동시에 큰 물리적 중력 페르미온 질량과 작은 효과적인 우주론적 상수를 생성할 수 있는가?
• RQ4 보조 반대칭 텐서 장이 어떻게 보존된 캐논리컬 운동량으로서의 우주론적 상수를 생성하는가?
• RQ5 수정된 아데르 슈피어 초중력 이론 작용은 어떻게 효과적인 우주론적 상수와 중력 페르미온 질량을 정밀 조정할 수 있는가?

주요 결과

• 비유클리드 체적 형식 이론 틀은 우주론적 상수 M을 임의의 통합 상수로서 동적으로 생성하며, 이는 자발적 초대칭 붕괴의 원천으로 작용한다.
• 수정된 최소 N=1 초중력 이론에서 동적으로 생성된 M은 초대칭 Brout-Englert-Higgs 효과를 유도하여 질량을 가진 중력 페르미온을 초래한다.
• 수정된 아데르 슈피어 초중력 이론에서는 효과적인 우주론적 상수가 Λ_eff = M + Λ₀ = M - 3m² 로 주어지며, M ≈ 3m² 로 조정함으로써 |Λ₀| 보다 훨씬 작게 만들 수 있다.
• 물리적 중력 페르미온 질량은 m_eff ≈ m = √(|Λ₀|/3) 로 유지되며, 배경 기하 구조가 거의 평탄하므로 Λ_eff 가 작을 때도 여전히 크다.
• 이 이론 틀은 큰 중력 페르미온 질량과 작은 관측 가능한 우주론적 상수가 함께 존재하는 일관된 시나리오를 실현하며, 현재 느리게 팽창하는 우주를 관측한 결과와 일치한다.
• 보조 반대칭 텐서 장에 대해 캐논리컬 운동량으로서의 우주론적 상수가 동적으로 생성됨을 확인하였으며, 해밀토니안 프레임워크 내에서 보존된 양으로서의 역할을 확인하였다.