[논문 리뷰] A Higgs phase of gravity in string theory

Shinji Mukohyama|arXiv (Cornell University)|2006. 10. 24.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 33인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 반-디3-brane와 3형식 플럭스를 포함한 왜곡된 플럭스 compactification을 통해 타입 IIB 초현실 이론에서 중력의 히긴스 상을 제안한다. 이로 인해 Lorentz 대칭을 자동으로 깨뜨리는 비극한성 블랙 브레인으로 이어지며, 결과적으로 Nambu-Goldstone 보손은 고차원 완전한 게이지된 고무입자 응축의 모델을 실현한다. 이 모델은 Gregory-Laflamme 불안정성과 유사한 잠재적 불안정성을 갖는다.

ABSTRACT

We propose a scenario realizing a Higgs phase of gravity in string theory. The setup is type IIB warped flux compactification with N3bar D3bar-branes in a warped throat and M units of RR 3-form flux through the A-cycle of the deformed conifold. If (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 then the D3bar-branes are described by a regular non-extremal black brane located at the bottom of the throat since the horizon radius is larger than both the string scale and the radius of the nonsupersymmetric NS 5-brane ``giant graviton'' configuration. The existence of the non-extremal black brane horizon spontaneously breaks the (3+1)-dimensional Lorentz symmetry along its world-volume and a symmetry in the radial direction but preserves the 3-dimensional spatial rotational invariance and the (3+1)-dimensional translational invariance. We construct a low-energy effective field theory describing the Nambu-Goldstone boson associated with the spontaneous symmetry breaking. The structure of the effective theory is exactly the same as that of gauged ghost condensation and, thus, this setup may be considered as a UV completion of the gauged ghost condensation. If the gauge coupling in the effective theory is small enough then the setup reduces to the ghost condensation and the Nambu-Goldstone boson coupled to gravity exhibits Jeans-like instability. It is conjectured that the geometrical counter-part of the Jeans-like instability is the Gregory-Laflamme instability of the non-extremal black brane.

연구 동기 및 목표

• 통제된 compactification 설정을 통해 초현실 이론에서 중력의 히긴스 상을 실현하기 위해.
• 비극한성 블랙 브레인 배경에서 Lorentz 대칭의 자동 깨짐을 이해하기 위해.
• 이 대칭 깨짐으로부터 유도된 Nambu-Goldstone 보손을 위한 저에너지 유도장 이론을 구축하기 위해.
• 초현실 이론 프레임워크 내에서 게이지된 고무입자 응축의 고차원 완전한 실현을 확립하기 위해.
• Nambu-Goldstone 불안정성과 블랙 브레인의 Gregory-Laflamme 불안정성 간의 연결 고리를 탐색하기 위해.

제안 방법

• 변형된 콘티폴드 쓰로트 내에서 N3bar개의 D3bar-브레이너와 함께 타입 IIB의 왜곡된 플럭스 compactification을 활용한다.
• A-사이클을 통해 M 단위의 RR 3형식 플럭스를 도입하며, 조건 (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1을 만족시킨다.
• D3bar-브레이너가 스트링 스케일과 NS 5-브레이너의 거대 중력자 스케일을 초월하는 큰 시공간 블랙 브레인의 사건의 지평선을 형성하는 조건에서 시스템을 분석한다.
• 깨진 Lorentz 대칭과 반경 대칭과 관련된 Nambu-Goldstone 보손을 위한 저에너지 효과적 장 이론을 구축한다.
• 효과적 이론의 구조가 게이지된 고무입자 응축과 정확히 일치함을 확인한다.
• 작은 게이지 상수 조건 하에서 중력과 결합된 Nambu-Goldstone 모드의 안정성을 조사한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 일관된 초현실 이론 compactification을 통해 중력의 히긴스 상을 실현할 수 있는가?
• RQ2 왜곡된 쓰로트 내에서 비극한성 블랙 브레인은 어떤 대칭 깨짐 패턴을 유도하는가?
• RQ3 자기적으로 Lorentz 대칭을 깨뜨리는 Nambu-Goldstone 보손은 게이지된 고무입자 응축과 일치하는 저에너지 효과적 장 이론으로 기술될 수 있는가?
• RQ4 효과적 이론이 표준 고무입자 응축으로 줄어들기 위한 조건은 무엇인가?
• RQ5 블랙 브레인 배경에서 잠재적인 제인스 유사 불안정성에 기하학적 대응이 존재하는가?

주요 결과

• 비극한성 블랙 브레인의 사건의 지평선은 (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 조건에서 형성되며, 이는 브레이너가 극한성이 아니고 큰 지평선 반경을 가짐을 보장한다.
• 블랙 브레인은 (3+1)차원 Lorentz 대칭과 반경 대칭을 깨뜨리지만, 공간적 회전 대칭과 이동 대칭을 유지한다.
• Nambu-Goldstone 보손을 위한 저에너지 효과적 이론은 정확히 게이지된 고무입자 응축의 구조와 일치한다.
• 효과적 이론 내의 게이지 상수가 작을 경우, Nambu-Goldstone 모드에 대해 제인스 유사 불안정성을 갖는 표준 고무입자 응축으로 축소된다.
• 제인스 유사 불안정성은 비극한성 블랙 브레인의 Gregory-Laflamme 불안정성과 기하학적으로 대응된다고 추측된다.
• 이 설정은 초현실 이론 내에서 게이지된 고무입자 응축의 고차원 완전한 실현을 제공한다.