[논문 리뷰] Closed superstrings in magnetic field: instabilities and supersymmetry breaking

A.A. Tseytlin|arXiv (Cornell University)|1995. 10. 07.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 5인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 자석 필드 배경에서 닫힌 초끈을 연구하며, 칼류자-클라인 기하학과 확장된 멜빈 기하학 사이를 연결하는 2파rameter 해석가능 모델의 클래스를 도입한다. 스핀에 의존하는 '자기이완' 상호작용으로 인해 초대칭이 깨지며, 특정 자석 매개변수에서는 타키온 불안정성이 존재한다. 칼류자-클라인 멜빈 모델과 그에 대응하는 compact한 SU(2)×U(1) WZNW 이론에서 명시적인 분석을 수행한다.

ABSTRACT

We consider a 2-parameter class of solvable closed superstring models which `interpolate' between Kaluza-Klein and dilatonic Melvin magnetic flux tube backgrounds. The spectrum of string states has similarities with Landau spectrum for a charged particle in a uniform magnetic field. The presence of spin-dependent `gyromagnetic' interaction implies breaking of supersymmetry and possible existence (for certain values of magnetic parameters) of tachyonic instabilities. We study in detail the simplest example of the Kaluza-Klein Melvin model describing a superstring moving in flat but non-trivial 10-d space containing a 3-d factor which is a `twisted' product of a 2-plane and an internal circle. We also discuss the compact version of this model constructed by `twisting' the product of the two groups in SU(2) x U(1) WZNW theory without changing the local geometry (and thus the central charge). We explain how the supersymmetry is broken by continuous `magnetic' twist parameters and comment on possible implications for internal space compactification models. (Contribution to the Proceedings of the 1995 Erice School "String Gravity and Physics at the Planck Scale")

연구 동기 및 목표

• 자기장 배경이 있는 곡면 시공간에서 닫힌 초끈의 거동을 조사하는 것.
• 스핀에 의존하는 상호작용으로 인해 이러한 기하학에서 초대칭이 어떻게 깨지는지 탐구하는 것.
• 이러한 스트링 스펙트럼에서 타키온 불안정성이 발생하는 조건을 규명하는 것.
• 지역 기하학을 변경하지 않고 SU(2)×U(1) WZNW 이론을 사용하여 모델의 compact한 버전을 구축하고 분석하는 것.
• 스트링 이론에서 내부 공간의 compactification에 대해 연속적인 자기 토크 매개변수의 영향을 이해하는 것.

제안 방법

• 칼류자-클라인 기하학과 확장된 멜빈 배경 사이를 연결하는 2파라미터 해석가능한 닫힌 초끈 모델의 가족을 구성한다.
• 균일한 자기장 속에서 전하를 띤 입자의 랑주아 수준과 유사한 프레임워크를 사용하여 스트링 스펙트럼을 분석한다.
• 초대칭을 명시적으로 깨뜨리는 스핀에 의존하는 '자기이완' 상호작용을 포함한다.
• 10차원 시공간이 2차원 평면과 원의 비틀린 곱으로 이루어진 칼류자-클라인 멜빈 모델에 집중한다.
• 지역 기하학과 중심 전하를 유지하면서 SU(2)×U(1) WZNW 이론에서 군의 구조를 비틀어 compact한 버전을 구성한다.
• 등각 장 이론 기법을 사용하여 이러한 배경에서 스트링 상태의 스펙트럼과 안정성을 연구한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자기장이 존재할 경우 10차원 시공간에서의 닫힌 초끈 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 스트링 행동에서 스핀에 의존하는 상호작용은 어떻게 초대칭 위반을 초래하는가?
• RQ3 이러한 자기장 배경의 스트링 스펙트럼에서 타키온 불안정성이 나타나는 조건은 무엇인가?
• RQ4 지역 기하학을 변경하지 않고 WZNW 이론을 사용하여 칼류자-클라인 멜빈 모델의 compact한 버전을 어떻게 구성할 수 있는가?
• RQ5 연속적인 자기 토크 매개변수는 스트링 이론에서 내부 차원의 안정성과 compactification에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 자기장 배경에서의 스트링 스펙트럼은 전하를 띤 입자가 균일한 자기장 속에서 보이는 랑주아 수준과 유사한 이산 에너지 준위 구조를 나타낸다.
• 스트링의 효과적 작용에서 스핀에 의존하는 '자기이완' 상호작용으로 인해 초대칭이 명시적으로 깨진다.
• 특정 자기 매개변수 값에서 타키온 불안정성이 존재하며, 이는 잠재적 진공 붕괴를 시사한다.
• 칼류자-클라인 멜빈 모델은 2차원 평면과 원의 비틀린 곱으로 이루어진 10차원 시공간을 기술하며, 비자명한 위상구조와 기하학을 유도한다.
• SU(2)×U(1) WZNW 이론에 기반한 compact한 모델은 지역 기하학과 중심 전하를 유지하면서 위상적 비틀림을 도입한다.
• 자기 토크 매개변수의 연속적 변화는 초대칭의 연속적 위반을 초래하며, compactification 시나리오에서 모듈리 안정화의 메커니즘을 제안한다.