[논문 리뷰] Deconstructing Supergravity, I: Massive Supermultiplets

Nicholas A. Ondo, Andrew J. Tolley|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 27.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 43인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 5차원 초대칭 중력 이론에서 4차원 질량 있는 초multiplets를 유도하기 위해 초대칭적인 분해(deconstruction) 절차를 제안한다. 1-사이트 분해에서 N=1 Zinoviev 이론이 질량 있는 중력의 선형화된 초대칭 확장으로 나타남을 보이며, 이 방법은 원래 5차원 초대칭의 절반을 유지하고, 4차원 초대칭 대수와 Stueckelberg 대칭을 5차원 부모 이론으로부터 정확히 재현한다.

ABSTRACT

Given the success of the deconstruction program in obtaining ghost-free massive gravity from 5-D Einstein gravity, we propose a modification of the deconstruction procedure that incorporates supersymmetry at the linear level. We discuss the relevant limits of a conjectured interacting theory of a massive spin 2 supermultiplet, and determine the linear theory to be the N=1 Zinoviev theory, a supersymmetric extension of Fierz-Pauli theory. We develop a family of 1-site deconstruction procedures for fermionic fields (yielding Dirac and Majorana mass terms). The deconstruction procedure appropriate for giving fermions a Dirac mass is found to preserve half of the supersymmetry of the 5-D theory. We explicitly check this by deconstructing 5-D N=2 super-Maxwell theory down to 4-D N=1 super-Proca theory, and deconstructing linear 5-D N=2 supergravity down to 4-D N=1 Zinoviev theory, and derive the full 4-D supersymmetry algebras and Stueckelberg symmetries from the 5-D superalgebras and gauge symmetries, respectively. We conjecture that this procedure should admit a generalization to fully non-linear theories.

연구 동기 및 목표

• 질량 있는 중력 이론에서 선형 수준의 초대칭을 포함한 분해 프로그램을 확장하기 위해.
• 5차원에서 상호작용하는 질량 있는 스핀-2 초multiplets에 대한 추측된 이론으로부터 도출되는 선형 이론을 규명하기 위해.
• 디랙 및 메조나나 질량 항을 생성하는 페르미온 장을 위한 1-사이트 분해 프레임워크를 개발하기 위해.
• 분해 절차가 4차원 효과 이론에서 원래 5차원 초대칭의 절반을 유지하는지 확인하기 위해.
• 5차원 초대칭 대수와 게이지 대칭으로부터 4차원 초대칭 대수와 Stueckelberg 대칭 대수를 유도하기 위해.

제안 방법

• 디랙 및 메조나나 질량 항을 가진 1-사이트 격자 모델을 구성함으로써, 초대칭을 포함한 분해 프로그램을 적응시킨다.
• 선형화된 효과 이론이 N=1 Zinoviev 이론임을 확인하며, 이는 질량 있는 스핀-2 입자를 위한 Fierz-Pauli 이론의 초대칭 확장이다.
• 차원 축소와 칼루아-클라인 모드 분해를 사용하여 5차원 N=2 초대칭 전자기장 및 초중력 이론을 4차원 N=1 초프로카 및 Zinoviev 이론으로 연결한다.
• 4차원 초전하와 5차원 부모 이론의 초전하를 비교하여 유지된 초대칭을 분석한다.
• 5차원 초대칭 대수와 게이지 대칭 구조로부터 4차원 초대칭 대수와 Stueckelberg 대칭 대수를 유도한다.
• 두 가지 구체적인 예제에서 5차원 대칭 구조로부터 4차원 대칭 구조를 명시적으로 구성함으로써 일관성을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5차원에서 상호작용하는 질량 있는 스핀-2 초multiplets에 대한 추측된 이론을 분해했을 때 도출되는 선형 효과 이론은 무엇인가?
• RQ2 페르미온이 디랙 질량을 얻을 때 4차원 분해 이론에서 유지되는 초대칭의 정도는 얼마인가?
• RQ3 5차원 N=2 초중력 이론을 분해함으로써 4차원 N=1 Zinoviev 이론이 저에너지 근사로 도출될 수 있는가?
• RQ4 4차원 초전하와 Stueckelberg 대칭은 5차원 초대칭 대수와 게이지 대칭으로부터 어떻게 재구성되는가?
• RQ5 분해 절차는 완전히 비선형적인 초대칭 질량 있는 중력 이론으로 일반화될 수 있는가?

주요 결과

• 분해 과정에서 도출된 선형화된 효과 이론은 N=1 Zinoviev 이론으로 확인되며, 이는 질량 있는 스핀-2 입자를 위한 Fierz-Pauli 이론의 초대칭 확장이다.
• 페르미온에 디랙 질량 항을 부여하는 1-사이트 분해 절차는 원래 5차원 초대칭의 정확히 절반을 유지한다.
• 5차원 N=2 초대칭 대수로부터 4차원 N=1 초대칭 대수는 성공적으로 재구성된다.
• 4차원 Stueckelberg 대칭 대수는 5차원 게이지 대칭 구조로부터 도출되며, 질량 있는 벡터 초multiplets의 실현이 일관됨을 확인한다.
• 5차원 N=2 초대칭 전자기장 이론의 명시적 분해는 4차원 N=1 초프로카 이론을, 5차원 N=2 초중력 이론의 분해는 4차원 N=1 Zinoviev 이론을 도출한다.
• 결과는 분해 절차가 완전히 비선형적인 초대칭 질량 있는 중력 이론으로 일반화될 수 있다는 추측을 지지한다.