[论文解读] An Alternative to Matter Localization in the "Brane World": An Early Proposal and its Later Improvements

Matej Pavÿsiÿc|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2001

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 17被引用 18

一句话总结

这篇1986年的论文提出，我们的四维时空是一个在更高维空间中运动的3-brane，物质源于不同维度的膜的相交。通过使用狄拉克–南本–戈多（Dirac–Nambu–Goto）作用量，论文表明点状相交点在3-brane上遵循测地线运动，从而在无需显式质量项的情况下实现物质局域化，解决了鲁巴科夫等人和缪克等人提出的局域化问题。

ABSTRACT

M. Pavˇsiˇc, Phys. Lett. A 116, 1–5 (1986)In the paper we presented the picture that our spacetime is a 3-branemoving in a higher dimensional space. The dynamical equations were derivedfrom the action which is just that for the usual Dirac–Nambu–Goto p-brane.We also considered the case where not only one, but many branes of variousdimensionalities are present, and showed that their intersections with the3-brane manifest as matter in 4-dimensional spacetime. We considered aparticular case, where the intersections behaved as point particles, and foundout that they follow the geodesics on the 3-brane worldsheet (identified withour spacetime). In a series of subsequent papers the original idea has beenfurther improved and developped. This is discussed in a note at the end,where it is also pointed out that such a model resolves the problem of massivematter confinement on the brane, recently discussed by Rubakov et al. andMu¨ck et al..

研究动机与目标

• 提出一种高维膜世界场景，其中四维时空是嵌入在更大空间中的3-brane。
• 解决在3-brane上无需显式质量项即可实现物质局域化的问题。
• 证明不同维度的膜相交在四维时空中表现为点状粒子。
• 表明此类局域化物质在3-brane世界面上遵循测地线运动。
• 解决鲁巴科夫等人和缪克等人所讨论的高能物质在膜上局域化的问题。

提出的方法

• 基于狄拉克–南本–戈多形式的p-brane，构建动力学作用量。
• 将3-brane建模为基本时空，其嵌入于更高维空间。
• 引入不同维度的多个膜，以描述各种相交态。
• 分析高维膜与3-brane的相交，以产生有效的四维物质。
• 推导相交点的运动方程，表明其在3-brane世界面上遵循测地线。
• 利用所得动力学，证明高能物质在膜上的自然局域化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无需显式质量项的情况下，如何在高维时空中自然地将物质局域化于3-brane上？
• RQ2 何种动力学机制可确保膜的相交在四维时空中表现为点粒子？
• RQ3 高维膜的相交点是否在3-brane世界面上遵循测地线轨迹？
• RQ4 该模型能否解决近期研究中提出的高能物质在膜上局域化的问题？
• RQ5 不同维度的多个膜如何共同贡献于有效四维物质内容？

主要发现

• 高维膜与3-brane的相交在四维时空中表现为点状粒子。
• 这些相交点的动力学受3-brane世界面上测地线运动的支配。
• 该模型无需显式质量项或局域化势能，即可自然地将物质局域化于3-brane上。
• 所用作用量为p-brane的标准狄拉克–南本–戈多作用量，确保与已知相对论性膜动力学的一致性。
• 该方法解决了鲁巴科夫等人和缪克等人所讨论的膜上高能物质局域化问题。
• 该框架为物质及其局域化提供了几何起源，为传统物质局域化机制提供了一种替代方案。