[论文解读] Scalar Mass and Cosmological Constant induced by ``Anomalous" $U(1)$ $D$-term

Hiroaki Nakano|ArXiv.org|Apr 6, 1994

Black Holes and Theoretical Physics被引用 5

一句话总结

本文提出，在4D超对称理论中，一个具有D项的异常U(1)规范对称性在超对称性破缺后可产生非简并的标量质量与正的宇宙学常数。该机制在弦理论模型中自然实现，可通过F项与D项贡献的抵消，得到简并的标量质量与消失的宇宙学常数，如一个简单的 orbifold 模型所示。

ABSTRACT

When the supersymmetric theory contains the ``anomalous" $U(1)$ gauge symmetry with Green-Schwarz anomaly cancellation mechanism in 4 dimensions, its Fayet-Iliopoulos $D$-term generates non-universal scalar masses and the positive cosmological constant after the supersymmetry breaking. Both give the new contributions to the known results from $F$-term. Our mechanism is naturally realized in many string models and in some cases, leads to remarkable cancellations between $F$- and $D$-term contributions, providing the universal scalar mass and vanishing cosmological constant. We illustrate how such a possibility can arise by taking a simple orbifold example.

研究动机与目标

• 研究异常U(1) D项在4D超对称理论中对标量质量与宇宙学常数的影响。
• 考察Fayet-Iliopoulos项引起的D项贡献与F项贡献在超对称性破缺情景下的相互作用。
• 探索D项如何通过与F项的抵消，导致标量质量简并与宇宙学常数消失的条件。
• 通过一个具体的orbifold模型，证明该机制在现实弦紧化中的可行性。
• 阐明Green-Schwarz异常抵消机制在塑造标量质量谱与真空能量中的作用。

提出的方法

• 分析基于一个具有异常U(1)规范对称性及来自Fayet-Iliopoulos项的D项的4D N=1超对称理论。
• D项对标量势有贡献，在超对称性破缺后导致标量质量非简并，并生成正的宇宙学常数。
• 该机制在弦理论导出的模型中进行研究，特别关注规范与物质内容明确的orbifold紧化。
• 利用有效场论技术分析软质量与真空能量中F项与D项贡献的相互作用。
• 显式研究F项与D项效应之间的抵消，以确定标量质量变为简并且宇宙学常数消失的条件。
• 构建一个最小的orbifold模型，以说明此类抵消如何在弦理论框架中自然出现。

实验结果

研究问题

• RQ1 在4D超对称理论中，异常U(1)规范对称性的D项如何影响标量质量与宇宙学常数？
• RQ2 在何种条件下，D项贡献可与F项贡献抵消，从而实现标量质量简并？
• RQ3 在具有异常U(1)对称性的模型中，是否可通过F项与D项效应的平衡使宇宙学常数趋于零？
• RQ4 Green-Schwarz异常抵消机制与D项结构及其物理后果之间有何关联？
• RQ5 该D项机制在现实弦紧化（如orbifold模型）中可在多大程度上实现？

主要发现

• 来自异常U(1)规范对称性的D项在超对称性破缺后诱导出非简并的标量质量与正的宇宙学常数。
• D项对宇宙学常数的贡献为正，与F项贡献（其符号取决于模型）形成对比。
• 在特定弦紧化（如所研究的orbifold模型）中，F项与D项贡献的抵消可导致标量质量简并。
• 相同的抵消可使宇宙学常数趋于零，即使F项与D项的单独贡献非零。
• 该机制在许多弦模型中自然实现，表明其可能是超对称理论中宇宙学常数问题的潜在解决方案。
• 该模型表明，D项与Green-Schwarz机制的相互作用可导致物理上可接受的结果，如质量简并与真空能量稳定化。