[논문 리뷰] De Sitter Space and the Swampland

Georges Obied, Hirosi Ooguri외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 21.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 21인용 수 420

한 줄 요약

논문은 swampland 경계 | abla V| 0x0 6 V를 제안하고 양의 상수 c를 가지며, 데 시터 진공이 어떤 일관된 양자 중력 이론에서도 금지된다고 주장하고 이 경계를 string/M-theory 구성에서 테스트합니다.

ABSTRACT

It has been notoriously difficult to construct a meta-stable de Sitter (dS) vacuum in string theory in a controlled approximation. This suggests the possibility that meta-stable dS belongs to the swampland. In this paper, we propose a swampland criterion in the form of $| abla V|\geq\ c \cdot V$ for a scalar potential $V$ of any consistent theory of quantum gravity, for a positive constant $c$. In particular, this bound forbids dS vacua. The existence of this bound is motivated by the abundance of string theory constructions and no-go theorems which exhibit this behavior. We also extend some of the well-known no-go theorems for the existence of dS vacua in string theory to more general accelerating universes and reinterpret the results in terms of restrictions on allowed scalar potentials.

연구 동기 및 목표

• 양자 중력에서 metastable de Sitter 진공을 금지하는 swampland 기준을 제시하려는 동기 부여.
• 스트링 이론과 M-이론에서 de Sitter 공간에 대한 노고-정리(no-go theorems)를 검토하고 확장합니다.
• 제안된 경계가 다양한 차원과 차원 축소에서 스칼라 포텐셜에 어떤 제약을 주는지 탐구합니다.
• 퀸테센스(quintessence) 유사 시나리오와 가속 우주에 대한 함의를 논의합니다.
• 에너지 조건과 알려진 문자열 이론 구성과의 관련성을 논의합니다.

제안 방법

• 모든 일관된 양자 중력 이론에서 스칼라 포텐셜에 대한 보편적 경계 | abla V| 0x0 6 V를 도입합니다.
• M-이론 축소, 이종적인 스트링(Heterotic) 이론, 플럭스와 오리엔티폴드가 있는 Type II 초중력에서 | abla V|/V에 대한 하한을 도출합니다.
• 포텐셜을 부피 모듈러들로 표현하고 기울기를 계산하여 c 0x0 6 O(1) 경계를 얻습니다.
• 강한 에너지 조건과 무시 차원의 조건과의 관계를 제시하고 문자열 이론에서의 한계를 논의합니다.
• 순수 de Sitter 진공을 넘어서 가속 우주에 일반화된 노고 정리를 제시합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모든 일관된 양자 중력 이론에 대해 | abla V|/V에 대한 보편적 하한이 존재합니까?
• RQ2 문스트/M-이론 축소가 제안된 경계 c 0x0 6 O(1)에 포화되거나 근접할 수 있습니까?
• RQ3 노고 정리와 에너지 조건이 광범위한 축소에서 metastable de Sitter 진공의 부재를 시사합니까?
• RQ4 경계가 퀀테센스(quintessence)와 같은 시나리오 및 가속 우주에 어떤 시사점을 가집니까?
• RQ5 에너지 조건을 느슨하게 하면 de Sitter 또는 가속 해법의 가능성에 어떤 영향을 줍니까?

주요 결과

• swampland 경계 | abla V| 0x0 6 V가 제안되며, 플랜크 단위에서 c가 ~1 정도로 metastable de Sitter 진공을 금지합니다.
• M-이론을 d 차원으로 축소할 때 | abla V|/V 6 6/√((d-2)(11-d)); d=4일 때 약 1.6이며 AdS4 × S7로 구현됩니다.
• 비대칭적인 이종 스트링(O(16) × O(16))에서 유효한 10D 포텐셜은 | abla V|/V 9 5/√2 ≈ 3.5를 주어 c가 약 3.5로 한정된다는 것을 시사합니다.
• 플럭스 및 국소화된 소스로 구성된 Type II 초중력에 대한 일반화된 노고 정리는 많은 구성에서 | abla V|/V에 양의 하한을 암시합니다(예: 표 1의 경계는 모두 √2를 초과합니다).
• SEC/NEC의 결과는 SEC가 NEC와 다른 경계를 제시하지만 둘 다 현실적인 가속 우주를 보장하기에는 너무 강하다는 것을 보여주며, NEC 기반 경계는 관측 우주론에 더 근접하지만 여전히 제한적입니다.