[论文解读] Branes and Orbifolds are Opaque

Marcela Carena, Tim M. P. Tait+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用 61

一句话总结

本文表明，在额外维理论中，膜和对 orbifolds 的规范场是‘不透明’的，这是由于量子修正产生的局域化动能项所致，这些项具有对数发散性，必须作为独立参数处理。这些项极大地改变了Kaluza-Klein规范玻色子的质量、波函数和耦合，导致重态的退耦以及可能的集体态的出现，其现象学后果与具有透明膜的标准模型显著不同。

ABSTRACT

We examine localized kinetic terms for gauge fields which can propagate into compact extra dimensions. We find that such terms are generated by radiative corrections in both theories with matter fields confined to branes and in theories imposing orbifold boundary conditions on bulk matter. In both cases, the radiative corrections are logarithmically divergent, indicating that from an effective field theory point of view they cannot be predicted in terms of other parameters, and should be treated as independent leading order parameters of the theory. Specializing to the five dimensional case, we show that these terms may result in gross distortions of the Kaluza-Klein gauge field masses, wave functions, and couplings to brane and bulk matter. The resulting phenomenological implications are discussed.

研究动机与目标

• 研究在具有局域于膜上或受对 orbifold 条件约束的物质的紧凑额外维中传播的规范场的有效场论行为。
• 确定规范场在膜或对 orbifold 固定点上的局域化动能项是否由量子修正生成。
• 评估此类项的现象学影响，特别是其对Kaluza-Klein模式质量、波函数以及与物质耦合的影响。
• 澄清这些项是否可从理论的UV完成中预测，还是必须在有效理论中作为独立输入处理。
• 探讨膜不透明性如何改变额外维模型构建中的标准预期，尤其是关于退耦和集体态的问题。

提出的方法

• 使用五维规范理论中具有体规范场和局域于膜上或受对 orbifold 约束的物质的一圈量子修正。
• 计算局域于膜或对 orbifold 固定点上的规范动能项的发散贡献，表明其具有对数发散性。
• 由于其无法从UV物理中预测，将由此产生的局域化动能项视为有效拉格朗日量中的新独立参数。
• 分析存在此类膜动能项时的Kaluza-Klein谱和波函数分布。
• 将由此产生的现象学与具有透明膜的标准模型进行比较，尤其关注耦合强度和模式退耦问题。
• 通过与额外维中维度去构造及引力的类比，解释集体态的出现和耦合的修改。

实验结果

研究问题

• RQ1 在额外维理论中，规范场在膜或对 orbifold 固定点上的局域化动能项是否由辐射修正生成？
• RQ2 此类局域化动能项是否可从理论的UV完成中预测，还是必须作为独立参数处理？
• RQ3 这些项如何影响Kaluza-Klein谱，包括质量、波函数以及与膜和体物质的耦合？
• RQ4 膜不透明性的现象学后果是什么，特别是关于模式退耦和集体态形成的问题？
• RQ5 膜动能项的存在如何改变额外维模型中规范耦合的重整化群演化？

主要发现

• 辐射修正在膜或对 orbifold 固定点上生成了规范场的局域化动能项，该动能项具有对数发散性，因此无法从UV参数中预测。
• 该参数必须在有效场论中作为独立的首阶参数处理，而非作为圈修正。
• 膜动能项的存在导致更高阶Kaluza-Klein模式与局域于膜上的物质发生退耦，这与标准假设的普遍耦合相反。
• Kaluza-Klein谱显著失真：质量与波函数不仅依赖于额外维的大小，还依赖于膜动能项。
• 可以出现其质量由膜动能项而非紧化尺度决定的集体Kaluza-Klein模式。
• 在极高能下，因额外维中粒子的空间分离，其相互作用被抑制，导致截面减小。