[论文解读] A New Venue of Spontaneous Supersymmetry Breaking in Supergravity

Eduardo Guendelman, Emil Nissimov+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2015

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 9被引用 12

一句话总结

本文提出了一种在超引力中通过使用非黎曼时空体积形式重新表述最小N=1和反 de Sitter 超引力，从而实现自发超对称性自发破缺的新机制，该机制动态地将宇宙学常数作为积分常数生成。这导致物理引力费米子质量极大而有效宇宙学常数极小，与现代宇宙学中缓慢膨胀宇宙的观测结果一致。

ABSTRACT

We present a qualitatively new mechanism for dynamical spontaneous breakdown of supersymmetry in supergravity. Specifically, we construct a modified formulation of standard minimal N=1 supergravity as well as of anti-de Sitter supergravity in terms of a non-Riemannian spacetime volume-form (generally covariant integration measure density). The new supergravity formalism naturally triggers the appearance of a dynamically generated cosmological constant as an arbitrary integration constant which signifies spontaneous (dynamical) breaking of supersymmetry. Applying the new formalism to anti-de Sitter supergravity allows us to appropriately choose the above mentioned arbitrary integration constant so as to obtain simultaneously a very small effective observable cosmological constant as well as a large physical gravitino mass as required by modern cosmological scenarios for slowly expanding universe of the present epoch.

研究动机与目标

• 开发一种超越标准方法的超引力中动力学自发超对称性破缺的新机制。
• 解决现代宇宙学中大引力费米子质量与小可观测宇宙学常数之间的张力。
• 表明非黎曼时空体积形式自然地将宇宙学常数作为守恒的共轭动量生成。
• 将该形式化应用于反 de Sitter 超引力，以同时实现小有效宇宙学常数和大物理引力费米子质量。
• 通过动态生成宇宙学常数，实现在无显式质量项的情况下实现超对称的 Brout-Englert-Higgs 效应。

提出的方法

• 使用由辅助最大秩反对称张量规范场构造的非黎曼时空体积形式，来表述 N=1 和反 de Sitter 超引力。
• 引入一种独立于度规的替代积分测度密度，从而产生一类具有不同动力学特性的引力-物质作用。
• 进行正则哈密顿分析，以识别辅助场的物理角色，并揭示宇宙学常数作为狄拉克约束的共轭动量的出现。
• 将该形式化应用于具有原始宇宙学常数和以 |Λ₀| = 3m² 调谐的引力费米子质量项的反 de Sitter 超引力，以保持局部超对称性。
• 微调动态生成的宇宙学常数 M（一个任意积分常数），以实现 Λ_eff = M + Λ₀ ≪ |Λ₀| 且 m_eff ≈ m。
• 利用所得的修正作用推导爱因斯坦方程，并分析引力费米子质量与有效宇宙学常数的物理含义。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过非黎曼时空体积形式在超引力中动态触发自发超对称性破缺？
• RQ2 引入替代积分测度如何导致动态生成宇宙学常数？
• RQ3 该形式化能否同时产生大物理引力费米子质量与小有效宇宙学常数？
• RQ4 辅助反对称张量场在将宇宙学常数作为守恒共轭动量生成中起什么作用？
• RQ5 该修正的反 de Sitter 超引力作用如何实现有效宇宙学常数与引力费米子质量的微调？

主要发现

• 非黎曼体积形式形式化动态地将宇宙学常数 M 作为任意积分常数生成，其作为自发超对称性破缺的源。
• 在修正的最小 N=1 超引力中，动态生成的 M 触发了超对称的 Brout-Englert-Higgs 效应，导致引力费米子获得质量。
• 在修正的反 de Sitter 超引力中，有效宇宙学常数为 Λ_eff = M + Λ₀ = M - 3m²，通过调节 M ≈ 3m² 可使其远小于 |Λ₀|。
• 物理引力费米子质量为 m_eff ≈ m = √(|Λ₀|/3)，即使在 Λ_eff 很小时仍保持较大，这是由于背景几何接近平坦。
• 该形式化实现了一致的物理图景：大引力费米子质量与小可观测宇宙学常数共存，与当前宇宙缓慢膨胀的观测结果相符。
• 在哈密顿框架中，辅助反对称张量场的共轭动量被识别为动态生成的宇宙学常数，从而确认其作为守恒量的角色。