[論文レビュー] Perturbative decay of anti-branes in flux backgrounds due to space time instabilities

Ulf Danielsson|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2015

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 35被引用数 12

ひとこと要約

本稿は、スクリーンされた電荷の凝集に起因する時空不安定性によって駆動される、フラックス背景におけるアンチブレーンの摂動的崩壊メカニズムを提案する。これは真の真空への障壁のない経路をもたらす。従来のモデルとは異なり、フラックス強化力に依存するのではなく、エネルギーを連続的に低下させるNS5ブレーン配置の古典的軌道に起因する不安定性である。これは、de Sitter空間のKKLT構成の妥当性に対する潜在的脅威を示唆する。

ABSTRACT

In this paper we suggest a new source of perturbative decay of the KPV-state, which might have consequences for the viability of the KKLT-construction. The results do not rely on any direct enhancement of the decay due to flux accumulating on the anti-brane in transverse space. Instead, we note that the system can lower its energy through a sequence of NS5-configurations all the way to the true vacuum, without encountering a barrier, if we allow for clumping of screened charge in space time. The clumping can possibly be a parallel to the Gregory-Laflamme instability of black branes. The results are obtained at large $p$, but for $p/M$ arbitrarily small. It is furthermore argued that the results extend to cases of few or single anti-branes where quantization becomes important. We believe that it is important to investigate this possible effect further to judge whether there are any fatal consequences.

研究の動機と目的

• フラックス背景におけるアンチブレーンが、フラックス強化力に依存せずに、時空不安定性によって摂動的に崩壊可能かどうかを調査すること。
• この不安定性が、de Sitter空間のKKLT構成の安定性に与える影響を評価すること。
• 時空内での電荷の凝集（グレゴリー＝ラフラム不安定性に類似）が、連続的で障壁のない崩壊経路をもたらすかどうかを調査すること。
• 特に1つまたは少数のアンチブレーン（例：p=1）に対して、この不安定性が量子領域でも持続するかどうかを特定すること。
• このメカニズムが、KKLT真空に必要な準安定性を損なうかどうかを評価すること。

提案手法

• DBI作用素から導かれた、世界体積ゲージ場とフラックス結合を有するNS5ブレーン有効作用素（$\mathcal{F}_2 = F_2 - C_2/(2\pi)$）を用いる。
• S^3をラップするNS5ブレーン配置のポテンシャルエネルギーを、ポテンシャル $V \sim \frac{1}{\pi}\sqrt{b_0^4\sin^4\psi + (\pi\frac{p}{M} - \psi + \frac{1}{2}\sin 2\psi)^2} - \frac{1}{2\pi}(2\psi - \sin 2\psi) + \frac{p}{M}$ を用いて分析する。
• スクリーンされた電荷の凝集をモデル化するため、NS5ブレーンのピークを持つ空間的プロファイルを考案し、障壁のない連続的エネルギー低下を可能にする。
• 熱力学的および古典的軌道の議論を適用し、量子化を考慮してもエネルギーが経路に沿って単調に減少することを示す。
• 古典的崩壊時間と量子遷移時間の比較を行い、ポジトロニウムをアナロジーとして用いて、量子遷移が崩壊率を顕著に変化させないことを主張する。
• 高次導関数項および小スケール $p/M$ の補正に対する耐性を評価し、プロファイルのパラメータを調整してその影響を抑制する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フラックス背景におけるアンチブレーンは、時空不安定性に起因してポテンシャル障壁なしに摂動的に崩壊可能か？
• RQ2 この崩壊メカニズムはフラックス蓄積効果に依存せず、むしろ時空内での電荷の凝集に起因するか？
• RQ3 $p/M$ が小さい、あるいは $p=1$ の場合でも、真の真空への古典的経路は障壁なしに保たれるか？
• RQ4 古典的崩壊プロセスは、特に単一のアンチブレーンに対して量子力学と調和することができるか？
• RQ5 この不安定性とブラックブレーンにおけるグレゴリー＝ラフラム不安定性との間に関連性があるか？

主な発見

• 電荷の凝集が時空内で許容される限り、系はポテンシャル障壁を経ることなく、連続的にエネルギーを低下させる古典的経路を取ることができる。
• $p/M < 0.08$ の場合、KPVポテンシャルには障壁が存在するが、この障壁はピークを持つ空間的プロファイルを用いることで回避され、滑らかで障壁のない進化が可能になる。
• この崩壊メカニズムは $p=1$ の場合でも有効であり、古典的軌道が維持され、量子遷移が崩壊時間に顕著な影響を及ぼさない。
• 崩壊の時間スケールは微視的であり、ハッブル時間よりもはるかに短い。これは、わずかなエネルギーシフトでもKKLT真空の不安定化を引き起こす可能性を示唆する。
• 高次導関数補正および小 $p/M$ 効果に対しても、特に $p_1=0$ をプロファイルに採用した場合、この不安定性は頑健である。
• 結果として、アンチブレーン状態がトンネル効果なしに真の真空の泡を自発的に核化する可能性があるため、KKLT構成に致命的な欠陥がある可能性が示唆される。