[논문 리뷰] de Sitter Space in Non-Critical String Theory

Alexander Maloney, Eva Silverstein외 1명|ArXiv.org|2002. 05. 30.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 30인용 수 92

한 줄 요약

이 논문은 고차원 시공간(D > 10)에서 비임계 끈 이론 내에서 일반화된 비대칭 오리엔트폴드를 사용하여 데 시터(dS) 진공을 구축한다. 여기서 플럭스는 미세한 우주상수와 약한 끈 결합을 가진 비자명한 최소값을 가진 닐론(dilaton) 포텐셜을 생성한다. 주요 결과는 큰 포텐셜 장벽이 중력 순간자(gravitational instantons)를 통한 평탄한 공간으로의 붕괴를 억제하여 dS 진공의 효과적 안정성을 암시한다는 것이다. 다만, 아디스(Sitter)를 포함한 낮은 플럭스 진공으로의 붕괴는 인과성과 유니타리성과 일관되며 여전히 가능하다.

ABSTRACT

Supercritical string theories in D>10 dimensions with no moduli are described, generalizing the asymmetric orientifold construction of one of the authors. By taking the number of dimensions to be large and turning on fluxes, dilaton potentials are generated with nontrivial minima at arbitrarily small cosmological constant and D-dimensional string coupling, separated by a barrier from a flat-space linear dilaton region, but possibly suffering from strong coupling problems. The general issue of the decay of a de Sitter vacuum to flat space is discussed. For relatively small barriers, such decays are described by gravitational instantons. It is shown that for a sufficiently large potential barrier, the bubble wall crosses the horizon. At the same time the instanton decay time exceeds the Poincare recurrence time. It is argued that the inclusion of such instantons is neither physically meaningful nor consistent with basic principles such as causality. This raises the possibility that such de Sitter vacua are effectively stable. In the case of the supercritical flux models, decays to the linear dilaton region can be forbidden by such large barriers, but decays to lower flux vacua including AdS minima nevertheless proceed consistently with this criterion. These models provide concrete examples in which cosmological constant reduction by flux relaxation can be explored.

연구 동기 및 목표

• 끈 이론에서 안정적인 dS 해가 부족한 문제를 해결하기 위해, 모듈러(moduli) 없이 비임계 끈 이론 내에서 데 시터 진공을 구축하는 것.
• 큰 포텐셜 장벽을 통해 평탄한 공간으로의 붕괴를 억제함으로써 dS 진공이 효과적으로 안정해 질 수 있는지 탐구하는 것.
• 특히 순간자가 초과공간 크기로 증가할 경우, dS 양자 중력 내 중력 순간자 과정의 일관성을 분석하는 것.
• 고차원 초임계 끈 이론 내에서의 플럭스 완화가 미세한 값으로 우주상수를 감소시킬 수 있는지 조사하는 것.
• 특히 인과성과 포incare 재귀 시간과의 관계에서, dS 공간 내에서의 양자역학적 순간자 붕괴 과정의 타당성을 평가하는 것.

제안 방법

• D > 10 차원으로 비대칭 오리엔트폴드 구성법을 일반화하여, 자유도의 수를 제어할 수 있는 새로운 매개변수 D를 도입한다.
• RR 플럭스와 부소-폴친스키 메커니즘을 사용하여, 작은 우주상수에서 비자명한 최소값을 가진 닐론 포텐셜을 생성한다.
• RR 필드의 수를 n_RR = 2^D로 스케일링하여, 우주상수와 끈 결합도의 매개변수 제어를 가능하게 한다.
• 도메인 월을 통한 dS에서 평탄한 공간으로의 전이에 초점을 맞춘 중력 순간자에 의한 붕괴 과정을 분석한다.
• 초과공간을 횡단하는지 여부와 인과성 기준을 적용하여 순간자 과정의 물리적 일관성을 평가한다.
• D-브레인에 의해 유도되는 플럭스 진공 간 붕괴를 평가하며, 힘과 임계 힘을 비교하여 붕괴 가능성 여부를 판단한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 플럭스와 고차원 compactification을 사용하여, 모듈러 없이 비임계 끈 이론 내에서 데 시터 진공을 구축할 수 있는가?
• RQ2 순간자가 초과공간 크기로 증가할 경우, 어떤 조건에서 dS 진공에서 평탄한 공간으로의 붕괴가 인과성에 위배되어 물리적으로 일관되지 않게 되는가?
• RQ3 포incare 재귀 시간이 dS 공간 내에서의 양자역학적 순간자 붕괴 과정의 유효성에 상한을 둘 수 있는가?
• RQ4 고차원 초임계 끈 이론 내에서의 플럭스 완화가 매개변수적으로 작은 값으로 우주상수 감소를 이룰 수 있는가?
• RQ5 순간자 크기가 사건의 지평선을 초월할 경우, 아디스 또는 낮은 dS 진공으로의 붕괴가 인과성과 유니타리성과 일관되는가?

주요 결과

• dS 최소값에서의 우주상수는 매개변수적으로 작으며, 가장 낮은 진공 상태에서 2^{-D} 비례로 스케일링된다.
• dS 최소값에서의 끈 결합도는 매개변수적으로 약해지며, b ~ 2^{D/4}이므로 1/b 비례로 스케일링된다.
• 선형 닐론 영역으로의 포텐셜 장벽은 D가 증가함에 따라 매개변수적으로 커지며, 중력 순간자를 통한 붕괴를 억제한다.
• 충분히 큰 장벽이 존재할 경우, 순간자 붕괴 과정는 초과공간 크기로 증가하여 인과성과 유니타리성을 위반하게 되며, 붕괴 시간은 포incare 재귀 시간을 초과한다.
• 아디스를 포함한 낮은 플럭스 진공으로의 붕괴는 인과성 기준을 충족한다. 이는 D-브레인의 힘이 임계 임계값 이하이기 때문이다.
• 진공의 degeneracy는 더 음의 우주상수를 가진 진공으로의 전이를 선호하여, 깊은 아디스 붕괴 종점이 존재하더라도 이를 억제한다.