[論文レビュー] Opening up extra dimensions at very large distances

Ruth Gregory, V. A. Rubakov+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2000

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 2

ひとこと要約

本稿では、3つの3-braneを有する5次元モデルを提案する。重力は短距離および非常に長い距離において5次元のままであるが、中間スケールでは4次元重力が出現する。強い微調整を回避することで、微視的から宇宙論的スケールにまで及ぶ現象論的に妥当な4次元重力の範囲が実現され、通常は余剰次元の効果が短距離物理学にのみ関係するとされる見方を覆す。

ABSTRACT

The standard picture of viable higher-dimensional theories is that extradimensions manifest themselves at short distances only, their effects beingnegligible at scales larger than some critical value. We show that this is notnecessarily true in models with infinite extra dimensions. As an example, weconsider a five-dimensional scenario with three 3-branes in which gravity isfive-dimensional both at short {\\it and} very long distance scales, withconventional four-dimensional gravity operating at intermediate length scales.A phenomenologically acceptable range of validity of four-dimensional gravityextending from microscopic to cosmological scales is obtained without strongfine-tuning of parameters.

研究の動機と目的

• 無限の余剰次元が非常に長い距離において重力に影響を与える可能性があるかどうかを検討すること。これは、標準的な仮定とは対照的であり、その効果が長距離で無視可能であるとされるものである。
• 微視的から宇宙論的スケールにまで広がる、4次元重力が作用する現実的な高次元モデルを構築すること。
• 複数の長さスケールにわたる観測された重力行動と整合性を保ちつつ、パラメータの強い微調整を回避すること。
• 高次元効果が短距離でのみ関係するという従来の図式に挑戦すること。

提案手法

• モデルは、3つの3-braneを有する5次元時空を採用し、バルクは5次元アインシュタイン重力に従う。
• ブレーン配置を調整することで、計量プロファイルが異なるスケールで5次元的および4次元的重力行動の間を滑らかに遷移させるようにする。
• 有効な4次元プランクスケールは、5次元プランクスケールと無限大の余剰次元のサイズから導出される。
• 歪みのある幾何構造を用いることで、中間スケールで5次元効果が抑制され、4次元重力が自然に出現する。
• 理論が現象論的に妥当であることを確認するため、中間スケールで4次元ニュートンポテンシャルが回復されること、および複数のスケールでの観測と整合することを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 無限の余剰次元が、標準的な仮定とは対照的に、非常に長い距離で5次元的重力を引き起こす可能性があるか？
• RQ2 パラメータの微調整を避けながら、微視的から宇宙論的スケールにまで広がる4次元重力の有効範囲を達成することは可能か？
• RQ3 5次元理論が観測と整合性を保ちつつ、中間スケールで4次元重力を再現する方法は何か？
• RQ4 どのようなブレーンおよびバルク構成が、5次元的および4次元的重力行動の滑らかな遷移を可能にするか？

主な発見

• モデルは、強いパラメータ微調整を要せず、微視的から宇宙論的スケールにまで広がる4次元重力の領域を実現する。
• 短距離および非常に長い距離では重力は5次元のままであり、中間スケールでは4次元的挙動が支配的である。
• 特定のブレーン配置と歪みのある幾何構造により、5次元的および4次元的重力の間の遷移が実現され、新たな軽い場の導入なしに達成される。
• 有効な4次元プランクスケールは、5次元スケールと無限大の余剰次元のサイズから導出され、観測された重力の強さと整合的である。
• モデルは、無限の余剰次元が長距離効果を持つ可能性を示し、従来の見方（このような効果は短距離でのみ関係する）に挑戦する。