[논문 리뷰] Cosmic strings in Horava-Lifshitz Gravity

Davood Momeni|arXiv (Cornell University)|2009. 10. 06.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 일반 상대성 이론이 큰 거리에서 복귀하는 비상대론적이고 UV 완전한 중력 이론인 Hoðava-Lifshitz 중력에서의 우주 끈을 조사한다. 가장 일반적인 우주 끈 해를 유도하여 결합 상수가 끈의 단위 길이당 질량을 어떻게 왜곡하는지 보여주고, 질량이 큰 입자에 작용하는 자기력을 계산하며, 결합 상수에 대한 제약 조건이 우주론적 검증 가능성을 제공한다.

ABSTRACT

Ho$\check{ extbf{r}}$ava proposed a non-relativistic renormalizable theory of gravitation, which is reduced to general relativity (GR) in large distances (infra-red regime (IR)). It is believed that this theory is an ultra-violet (UV) completion for the classical theory of gravitation. In this paper, after a brief review of some fundamental features of this theory, we investigate it for a static cylindrical symmetric solution which describes \emph{Cosmic string} as a special case. We have also investigated some possible solutions, and have seen that how the classical GR field equations are modified for generic potential $V (g)$. In one case there is an algebraic constraint on the values of three coupling constants. Finally as a pioneering work we deduce the most general \emph{cosmic string} in this theory. We explicitly show that how the \emph{coupling constants} distort the mass parameter of \emph{cosmic string}. We deduce an explicit function for mass per unit length of the space-time as a function of the \emph{coupling constants}. We compare this function with another which Aryal et al [58] have found in GR.Also we calculate the self-force on a massive particle near Ho$\check{ extbf{r}}$ava-Lifshitz straight string and we give a typical order for the \emph{coupling constants} $g_{9}$. This order of magnitude proposes a cosmological test for validity of this theory.

연구 동기 및 목표

• Hoðava-Lifshitz 중력에서의 우주 끈 해를 일반 상대성 이론의 UV 완전한 보완 후보로 고려한다.
• 이론의 결합 상수가 일반 상대성 이론과 비교할 때 우주 끈의 단위 길이당 질량에 어떻게 영향을 미치는지 규명한다.
• 이 틀 안에서 직선 우주 끈 근처의 질량이 큰 입자에 작용하는 자기력을 계산한다.
• 특히 g9에 대해 결합 상수에 대한 제약 조건을 유도하여, 이들이 우주론적으로 검증될 수 있는지를 고려한다.

제안 방법

• 우주 끈을 모델링하기 위해 Hoðava-Lifshitz 중력에서 정적인 원통대칭 해를 유도한다.
• 일반적인 포텐셜 V(g)에 의해 수정된 장 방정식을 분석하여, 결합 상수에 대한 대수적 제약 조건을 도출한다.
• 결합 상수의 함수로서 단위 길이당 질량을 명시적으로 계산한다.
• 수정된 시공간 기하학을 사용하여 직선 우주 끈 근처의 질량이 큰 입자에 작용하는 자기력을 계산한다.
• 유도된 단위 길이당 질량 함수를 일반 상대성 이론에서 Aryal 등이 구한 결과와 비교한다.
• 물리적 일관성과 우주론적 제약 조건을 바탕으로 결합 상수 g9의 주요 크기(order of magnitude)를 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hoðava-Lifshitz 중력은 일반 상대성 이론과 비교해 우주 끈의 단위 길이당 질량을 어떻게 수정하는가?
• RQ2 우주 끈 해를 고려할 때 이론의 결합 상수에 대해 어떤 대수적 제약 조건이 도출되는가?
• RQ3 Hoðava-Lifshitz 중력에서 직선 우주 끈 근처의 질량이 큰 입자에 작용하는 자기력은 일반 상대성 이론과 어떻게 다른가?
• RQ4 결합 상수 g9의 일반적인 크기(order of magnitude)는 얼마이며, 어떻게 우주론적으로 검증될 수 있는가?
• RQ5 Hoðava-Lifshitz 중력에서 가장 일반적인 우주 끈 해의 형태는 무엇인가?

주요 결과

• Hoðava-Lifshitz 중력에서의 우주 끈 단위 길이당 질량은 결합 상수의 함수로 명시적으로 표현되며, 질량 매개변수의 직접적인 왜곡을 보여준다.
• 특정 이론의 경우, 세 개의 결합 상수 값을 제약하는 대수적 제약 조건이 도출된다.
• 직선 우주 끈 근처의 질량이 큰 입자에 작용하는 자기력이 계산되었으며, 이는 이론의 매개변수에 민감한 물리적 관측 가능량을 제공한다.
• 결합 상수 g9의 주요 크기(order of magnitude)가 추정되었으며, 이는 Hoðava-Lifshitz 중력 이론의 타당성을 검증할 수 있는 잠재적 관측적 테스트를 제공한다.
• Hoðava-Lifshitz 중력에서 유도된 단위 길이당 질량 표현은 일반 상대성 이론에서 Aryal 등이 구한 결과와 다름을 보이며, 이는 이론의 독특한 예측을 강조한다.
• 이 연구는 우주 끈의 우주론적 관측을 통해 Hoðava-Lifshitz 중력 이론을 검증할 수 있는 프레임워크를 수립한다.