[論文レビュー] Phenomenology of Strongly Coupled Heterotic String Theory

T. Banks, Michael Dine|ArXiv.org|Sep 5, 1996

advanced mathematical theories参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、M理論の枠組みにおいて、強い結合定数を有するヘテロティック弦理論の現象論的意味を検討し、大きなコンパクト化半径が統合スケールにおけるM理論記述をもたらすと提案する。大まかな離散的対称性を同定し、陽子崩壊を抑制するとともに、強いCP問題を解消する1つ以上の軽いアキソンを予測し、摂動的真空と比較して、この領域におけるモジュラー宇宙論の複雑さを強調する。

ABSTRACT

This is the text of a talk given at the Inaugural Conference of the Asia Pacific Center for Theoretical Physics, Seoul, Korea, June 9, 1996. If nature is described by string theory, and if the compactification radius is large (as suggested by the unification of couplings), then the theory is in a regime best described by the low energy limit of $M$-theory. We discuss some phenomenological aspects of this view. The scale at which conventional quantum field theory breaks down is of order the unification scale and consequently (approximate) discrete symmetries are essential to prevent proton decay. There are one or more light axions, one of which solves the strong CP problem. Modular cosmology is still problematic but much more complex than in perturbative string vacua.

研究の動機と目的

• 大きなコンパクト化半径を有する強い結合定数を有するヘテロティック弦理論の現象論的結果を調査すること。
• 統合スケールにおけるM理論の低エネルギー極限が物理学をどのように記述するかを検討すること。
• 正確なゲージ対称性が存在しない状況で、陽子崩壊を安定化するメカニズムを同定すること。
• この枠組み内でのアキソンが強いCP問題をどのように解決するかを調査すること。
• 摂動的真空と比較して、非摂動的弦真空におけるモジュラー宇宙論の妥当性を評価すること。

提案手法

• 強い結合定数を有するヘテロティック弦理論から生じるM理論の低エネルギー有効場理論を分析する。
• 大きなコンパクト化半径の仮定を適用し、摂動的弦理論よりもM理論記述を正当化する。
• 統合スケールにおける陽子崩壊を抑制するメカニズムとして、近似的な離散的対称性を同定する。
• M理論のコンパクト化と整合的である1つ以上の軽いアキソンを導入し、強いCP問題の解決策とする。
• 非摂動的真空におけるモジュラー不変性の構造と宇宙論的制約を評価する。
• 非摂動的真空における宇宙論的ダイナミクスの複雑さを強調するために、摂動的弦真空と類似・対比する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大きなコンパクト化半径を有する強い結合定数を有するヘテロティック弦理論から、M理論の低エネルギー極限はどのように導かれるか？
• RQ2 統合スケールにおいて正確なグローバル対称性やゲージ対称性が存在しない状況で、陽子崩壊を安定化するメカニズムは何か？
• RQ3 このM理論枠組みにおいてアキソンはどのように生じるのか？そして、強いCP問題を解消できるのか？
• RQ4 非摂動的ヘテロティック真空におけるモジュラー不変性の宇宙論的意味は何か？
• RQ5 なぜこの領域におけるモジュラー宇宙論は摂動的弦真空と比較してより複雑なのか？

主な発見

• 統合スケールは、従来の量子場理論が破綻するスケールであり、陽子崩壊を抑制するには近似的な離散的対称性が必要である。
• 1つ以上の軽いアキソンが予測され、そのうちの1つが強いCP問題の解決策として機能する。
• モジュラー宇宙論はこの枠組みにおいても問題を抱えており、摂動的弦真空と比較してより複雑である。
• コンパクト化半径が大きい場合には、低エネルギーにおける有効場理論記述がM理論と整合的である。
• この理論の現象論は、離散的対称性、アキソンの内容、モジュラー不変性の相互作用によって制約を受ける。
• この枠組みは、従来の摂動的アプローチが想定していたよりも、宇宙論的ダイナミクスに豊かな構造を示唆する。