[论文解读] A Higgs phase of gravity in string theory

Shinji Mukohyama|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 33被引用 1

一句话总结

该论文通过在形貌的锥形喉部中引入反D3-膜和三形式通量的扭曲通量紧化，在IIB型弦理论中提出了一种引力的希格斯相，产生一个非极端黑膜，其自发地破缺洛伦兹对称性。由此产生的Nambu-Goldstone玻色子实现了一个紫外完备的规范鬼场凝聚模型，其潜在不稳定性类似于Gregory-Laflamme不稳定性。

ABSTRACT

We propose a scenario realizing a Higgs phase of gravity in string theory. The setup is type IIB warped flux compactification with N3bar D3bar-branes in a warped throat and M units of RR 3-form flux through the A-cycle of the deformed conifold. If (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 then the D3bar-branes are described by a regular non-extremal black brane located at the bottom of the throat since the horizon radius is larger than both the string scale and the radius of the nonsupersymmetric NS 5-brane ``giant graviton'' configuration. The existence of the non-extremal black brane horizon spontaneously breaks the (3+1)-dimensional Lorentz symmetry along its world-volume and a symmetry in the radial direction but preserves the 3-dimensional spatial rotational invariance and the (3+1)-dimensional translational invariance. We construct a low-energy effective field theory describing the Nambu-Goldstone boson associated with the spontaneous symmetry breaking. The structure of the effective theory is exactly the same as that of gauged ghost condensation and, thus, this setup may be considered as a UV completion of the gauged ghost condensation. If the gauge coupling in the effective theory is small enough then the setup reduces to the ghost condensation and the Nambu-Goldstone boson coupled to gravity exhibits Jeans-like instability. It is conjectured that the geometrical counter-part of the Jeans-like instability is the Gregory-Laflamme instability of the non-extremal black brane.

研究动机与目标

• 通过受控的紧化设置在弦理论中实现引力的希格斯相。
• 理解在非极端黑膜背景中洛伦兹对称性的自发破缺。
• 构建由于该对称性破缺而产生的Nambu-Goldstone玻色子的低能有效场论。
• 在弦论框架中建立规范鬼场凝聚的紫外完备实现。
• 探索Nambu-Goldstone不稳定性与黑膜的Gregory-Laflamme不稳定性之间的联系。

提出的方法

• 利用IIB型扭曲通量紧化，其中包含N3bar个D3bar-膜，位于形变的锥形喉部中。
• 在A循环上施加M单位的RR三形式通量，满足条件 (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1。
• 在D3bar-膜形成非极端黑膜且视界半径超过弦尺度和NS 5-膜巨引力子尺寸的参数区域内分析该系统。
• 构建与被破缺的洛伦兹对称性和径向对称性相关的Nambu-Goldstone玻色子的低能有效场论。
• 识别出该有效理论的结构与规范鬼场凝聚完全相同。
• 在小规范耦合条件下，研究Nambu-Goldstone模与引力耦合的稳定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在一致的弦理论紧化中实现引力的希格斯相？
• RQ2 非极端黑膜在扭曲喉部中诱导了怎样的对称性破缺模式？
• RQ3 由自发洛伦兹对称性破缺产生的Nambu-Goldstone玻色子能否通过与规范鬼场凝聚匹配的低能有效场论来描述？
• RQ4 在何种条件下，该有效理论会退化为具有类似Jeans不稳定的标准鬼场凝聚？
• RQ5 在黑膜背景中，是否存在类似Jeans不稳定的几何对应？

主要发现

• 当 (M/N3bar)^2 > g_s N3bar >> 1 时，非极端黑膜视界形成，确保该膜非极端且视界半径极大。
• 该黑膜破缺了(3+1)维洛伦兹对称性和径向对称性，但保留了空间旋转和空间平移不变性。
• Nambu-Goldstone玻色子的低能有效场论结构与规范鬼场凝聚完全一致。
• 当有效理论中的规范耦合较小时，系统退化为具有Nambu-Goldstone模类似Jeans不稳定的鬼场凝聚。
• 推测该类似Jeans的不稳定性在几何上对应于非极端黑膜的Gregory-Laflamme不稳定性。
• 该构造在弦理论中提供了规范鬼场凝聚的紫外完备实现。