[논문 리뷰] Lorentz Invariance Violation from String Theory

Nick E. Mavromatos|ArXiv.org|2007. 08. 16.

Noncommutative and Quantum Gravity Theories참고 문헌 47인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 세계면 conformal invariance를 유지하는 초끈 이론 시나리오에서 Lorentz Invariance Violation (LIV)를 조사하며, LIV가 개방 끈 장 이론에서 자연스럽게 발생하고, 비임계 (Liouville) 끈에서 유도된 Finsler 유사 기하학을 통해 나타날 수 있음을 제안한다. 주요 결과로는 좌표와 운동량에 의존하는 수정된 분산 관계, 이중 미터릭 구조, 변형된 특수 상대성 이론과 비가환 시공간 모델과의 연결이 있으며, CPT 위반을 통한 현상학적 차이점이 가능하다.

ABSTRACT

In this brief, and by no means complete, review I discuss situations in string theory, in which Lorentz Invariance Violation may occur in a way consistent with world-sheet conformal invariance, thereby leading to acceptable, in principle, string backgrounds. In particular, I first discuss spontaneous Lorentz violation in (non supersymmetric) open string field theory. Then, I move onto a discussion of gravity-induced modified dispersion relations in non-critical (Liouville) strings, in the sense of an induced Finsler-like geometry depending on both coordinates and momenta, for string propagation in non-trivial space times (such as D-particle ``foamy situations''). I pay attention to explaining the appearance of bi-metric models from such string theories, which could serve as examples of alternative scenaria to dark matter. Finally, I make some comparisons with similar developments in other contexts, such as critical strings in non-commutative space times, as well as deformed special relativities and theories with reduced Lorentz symmetry, advocated recently, where again Finsler geometry seems to come into play. In this latter respect, I put the emphasis on phenomenology and attempt to answer the question as to whether there is the possibility of experimental disentanglement of the various approaches.

연구 동기 및 목표

• world-sheet conformal invariance를 유지하면서 초끈 이론에서 Lorentz Invariance Violation (LIV)가 어떻게 발생할 수 있는지 탐구하기.
• 비초대칭 개방 끈 장 이론에서의 자발적 LIV와 그 저에너지 효과적 장 이론적 함의를 조사하기.
• 공간-시간 폭풍 유사 D-입자 반동으로 인해 비임계 (Liouville) 끈 이론에서 유도된 수정된 분산 관계를 분석하기.
• 비가환 시공간, 변형된 특수 상대성 이론 (DSR), 매우 특수 상대성 이론 (VSR)과의 LIV 메커니즘을 초끈 이론의 LIV 메커니즘과 비교하기.
• CPT 위반 서명을 통한 실험적 LIV 모델의 해소 가능성 평가하기.

제안 방법

• 텐서 장의 비영이 아닌 진공 기대값 주위에서 스queez드 상태 배경 전개를 사용하여 개방 보소닉 끈 장 이론에서 자발적 Lorentz 위반을 분석한다.
• 대상 시간를 Liouville 모드로 식별한 제1 양자화 비임계 끈 이론을 적용하여 비평형 끈 역학을 모델링한다.
• 측정 입자의 시공간 좌표와 운동량에 모두 의존하는 메트릭을 갖는 효과적 Finsler 유형 기하학을 유도한다.
• D-입자 폭풍 배경에서의 끈 전파를 위한 세계면 작용을 구성하여 에너지에 의존하는 굴절률과 수정된 분산 관계를 이끌어낸다.
• 유도된 Finsler 기하학을 DSR 및 VSR 모델의 기하학과 비교하여 대칭 구조와 현상학적 차이점을 집중적으로 분석한다.
• D-입자 폭풍 모델에서의 CPT 대칭 위반을 검토하며, CPT 생성자가 양자 연산자로서 잘 정의되어 있지 않음을 보여주어, 중성 메손 시스템에서 고유한 효과를 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 world-sheet conformal invariance를 유지하면서 초끈 이론에서 Lorentz Invariance Violation (LIV)가 발생할 수 있는가, 이는 수용 가능한 끈 배경을 제공하는가?
• RQ2 D-입자 반동과 공간-시간 폭풍 효과로 인해 비임계 끈 이론에서 수정된 분산 관계는 어떻게 유도되는가?
• RQ3 좌표와 운동량에 모두 의존하는 Finsler 유형 기하학은 양자 중력 모델에서 얼마나 자연스럽게 나타나는가?
• RQ4 D-입자 폭풍 모델의 현상학적 예측은 대칭 구조와 CPT 위반 측면에서 DSR 또는 VSR와 어떻게 다를까?
• RQ5 CPT 위반은 양자 중력 이론에서 서로 다른 LIV 모델을 식별하는 실험적 ‘결정적 증거’로 기능할 수 있는가?

주요 결과

• 개방 끈 장 이론에서 $\langle B_{\mu\nu} \rangle \neq 0 $ 와 같은 텐서 장의 비영이 아닌 진공 기대값을 통해 자발적 Lorentz 위반이 발생하며, 이는 표준 모델의 저에너지 효과적 장 이론 확장을 이끈다.
• 비임계 (Liouville) 끈 이론에서 대상 시간를 Liouville 모드로 식별함으로써, 측정 입자의 좌표와 운동량에 모두 의존하는 메트릭을 갖는 유도된 Finsler 유사 기하학이 유도된다.
• D-입자 폭풍 모델에서의 저에너지 끈 프로브에 대한 수정된 분산 관계는 선형 에너지 의존성과 초광속 이하의 굴절률을 보이며, 끈 스케일의 단일 거듭제곱으로 억제된다.
• D-입자 폭풍에서 유도된 기하학은 이중 미터릭 구조를 이끌어내어 암흑 물질 시나리오의 가능한 대안을 시사한다.
• D-입자 폭풍 모델에서 CPT 대칭 위반이 발생한다. 이는 CPT 생성자가 양자 연산자로서 잘 정의되어 있지 않기 때문이며, 이는 염기 중성 메손 시스템에서 고유한 효과를 유도한다.
• Finsler 기하학은 DSR, VSR, 헤테로티컬 끈을 포함한 여러 양자 중력 프레임워크에서 자연스럽게 나타나며, 변형된 시공간 대칭의 깊은 구조적 역할을 시사한다.