[논문 리뷰] Cosmological Constant and Fermi-Bose Degeneracy

Gia Dvali|ArXiv.org|2000. 04. 10.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 구속된 초대칭성과 영인 우주상수가 흐름의 초대칭성과 보존 에너지 상태에서 페르미온-보존 디세너지가 보장되지 않음을 제안한다. 특히, 고체 각도 결손이 있는 글로벌 단극자가 공변적으로 일정한 스피너의 존재를 파괴할 경우 그렇다. 4차원에서 이러한 단극자는 보존 초대칭 캐리지를 제거하며, 이는 비록 전체 공간에서 초대칭성이 유지되고 진공 에너지가 0이지만 스펙트럼이 비디세너리가 되게 한다. 이는 전체 페르미온-보존 디세너지가 없이도 우주상수를 상쇄시키는 메커니즘을 제공한다. 이 모델은 자석 단극자와 전하를 띤 입자 사이의 이중성과 관련이 있으며, 무한한 부가 차원에서 브레인 유사 결함이 각도 결손을 만들어내어 에너지 조건을 위반하지 않고 메타안정적인 중력파를 국소화할 수 있도록 확장된다.

ABSTRACT

We study some cases in D=4 and in infinite-volume high dimensional theories when unbroken supersymmetry in the vacuum cannot guarantee Fermi-Bose degeneracy among excited states. In 4D we consider an example in which both supersymmetry and $R$ symmetry are unbroken in the vacuum, and the cosmological constant vanishes. However, theory admits solitons that do not allow existence of conserved supercharges. These objects are magnetically charged global monopoles which in some respect behave as point-like particles, but create a solid angle deficit which eliminates asymptotically covariantly constant spinors and lifts Fermi-Bose degeneracy of the spectrum. The idea is that in some "dual" description monopoles with global topological number and gauge magnetic charge may be replaced by electrically chaged particles with global Noether charges, e.g., such as baryon number. Alternatively theories with infinite volume extra dimensions may support unbroken bulk supersymmetry without Fermi-Bose degeneracy in the brane spectrum. We suggest a scenario in which brane is a source similar to a global monopole embedded in 3 infinite extra dimensions. Brane produces a deficit angle at infinity and may localize a meta-stable 4D graviton. Although bulk cosmological constant is zero, conserved supercharges can not be defined on such a background.

연구 동기 및 목표

• 비틀림 초대칭성과 영인 우주상수가 흐름 상태에서 깨진 페르미온-보존 디세너리와 함께 공존할 수 있는지 조사한다.
• 4차원 시공간에서 글로벌 단극자가 공변적으로 일정한 스피너의 존재를 방해함으로써 보존 초대칭 캐리지를 방해하는 고립된 물체로서의 역할을 탐색한다.
• 자기 단극자에 대한 이중적 기술을 제안하며, 위상적 전하를 지닌 자기 단극자를 전하를 띤 입자와 매핑한다. 이들 입자는 바이론 수와 같은 보존 노에터 전하를 지닌다.
• 무한한 부가 차원에서 브레인에 의해 발생하는 각도 결손을 통해 중력을 준국소화할 수 있는지 조사한다. 이 경우 음의 표면 에너지 밀도나 약한 에너지 조건 위반을 요구하지 않는다.
• 이러한 구성이 보존 초대칭성과 영인 우주상수를 유지하면서도 메타안정적인 중력파 모드를 지지할 수 있는지 평가한다.

제안 방법

• 4차원 시공간에서 글로벌 단극자의 기하학을 분석하여, 고체 각도 결손이 공변적으로 일정한 스피너의 존재를 방해함을 보여준다.
• 공변적으로 일정한 스피너의 부재는 전역적으로 보존되는 초대칭 캐리지가 없음을 의미하며, 이는 페르미온-보존 디세너리 메커니즘의 붕괴를 초래한다.
• 자기 단극자가 전역 위상 전하를 지닌 반면, 전하를 띤 입자와의 이중성 기술을 고려한다. 이들 입자는 바이론 수와 같은 보존 노에터 전하를 지닌다.
• 세 개의 무한한 부가 차원에서 브레인-세계 시나리오를 제안하며, 글로벌 단극자 유사 결함이 무한한 곳에서 각도 결손을 만들어내고, 전단면적 적분이 유한할 경우 4차원 메타안정 중력파를 지지할 수 있음을 제안한다.
• 반경에 따라 변화하는 메트릭 앤사트를 사용하여 부가 차원 기하학을 모델링하고, 전단면적 적분의 유한성에 기반해 중력파 영모드의 정규화 가능성을 평가한다.
• 결함 각도를 상쇄시키는 아하로노프-보함 위상에 의해 양자장이 보존 초대칭 캐리지를 복원할 수 있는 가능성을 고려한다. 이 경우 일부 비틀림 초대칭 캐리지가 유지된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비틀림 초대칭성과 영인 우주상수는 4차원 이론에서 페르미온과 보존 스펙트럼이 비디세너리일 수 있는가?
• RQ2 고체 각도 결손이 있는 글로벌 단극자는 보존 초대칭 캐리지와 페르미온-보존 디세너리의 존재에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 자기 단극자가 바이론 수와 같은 보존 전역 전하를 지닌 전하를 띤 입자로 매핑되는 이중적 기술이 존재하는가?
• RQ4 무한한 부가 차원에서 각도 결손을 통해 브레인에 중력을 준국소화할 수 있는가? 이 경우 약한 에너지 조건을 위반하지 않는다.
• RQ5 어떤 조건에서, 글로벌 단극자 기하학을 지닌 시그마 모델의 해인 브레인에서 메타안정 중력파 모드가 존재할 수 있는가?

주요 결과

• 4차원 시공간에서 고체 각도 결손이 있는 글로벌 단극자는 공변적으로 일정한 스피너의 존재를 방해하므로, 전역적으로 보존되는 초대칭 캐리지를 금지하며, 이는 비록 초대칭성과 우주상수가 유지되고 있더라도 페르미온-보존 디세너리를 파괴한다.
• 단극자 스펙트럼은 페르미온과 보존 간에 디세너리가 아니며, 이는 진공 에너지가 0이면서 초대칭성과 R-대칭성이 유지되고 있음에도 불구하고 그렇다.
• 단극자는 표준 모델 입자들이 이중 게이지 군 하에서 지닌 전기 전하와 이sovolumetric인 비아벨 자기 전하를 지닐 수 있으며, 이는 자기와 전기 상태 간의 이중성에 대한 시사를 제공한다.
• 무한한 부가 차원에서 브레인에 글로벌 단극자 기하학이 존재할 경우, 무한한 곳에서 각도 결손이 발생하며, 전단면적 적분이 유한할 경우 4차원 메타안정 중력파를 지지할 수 있다.
• 결함 각도 매개변수 α가 0이 아닐 경우 중력파 영모드는 비정규화 가능해지지만, α가 작을 경우 연속성에 의해 메타안정 모드가 존재할 수 있으며, 이는 코어의 구조에 따라 달라진다.
• 전체 횡방향 에너지 밀도는 반경에 따라 선형으로 발산하지만, 브레인 상의 4차원 메트릭은 여전히 평탄하며, 기울기 항의 1/r² 감쇠로 인해 부가 차원의 에너지 밀도는 무한한 곳에서 0이 된다.