[论文解读] Cosmic Optical Activity in a Randall-Sundrum Braneworld with Torsion

Debaprasad Maity, Soumitra SenGupta|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2003

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文研究了在具有挠率的Randall-Sundrum膜宇宙中宇宙光学活性的问题，重点关注通过Chern-Simons项耦合的Kalb-Ramond反对称张量场与电磁学之间的相互作用。研究发现，膜宇宙场景导致可见膜上平面偏振电磁波的光学旋转显著增强，这与天体物理学观测结果相矛盾，后者显示不存在如此大规模的旋转。

ABSTRACT

Optical activity of electromagnetic waves in a string inspired Kalb-Ramond cosmological background is studied in presence of extra spacetime dimension. The Kalb-Ramond-electromagnetic coupling which originates from the gauge anomaly cancelling Chern-Simons term in a string inspired model, is explicitly calculated following Randall-Sundrum braneworld conjecture. It is shown that the Randall-Sundrum scenario leads to an enormous enhancement of the optical rotation of a plane polarized electromagnetic wave propagating on the visible brane.Absence of any experimental support in favour of such a large rotation in astrophysical experiments on distant galactic radio waves indicates an apparent conflict between Randall-Sundrum brane world scenario and the presence of Kalb-Ramond antisymmetric tensor field in the background spacetime.

研究动机与目标

• 探讨源自弦理论的Kalb-Ramond场对Randall-Sundrum膜宇宙中电磁波传播的影响。
• 分析规范异常抵消Chern-Simons项对高维时空中光学活性的影响。
• 评估Randall-Sundrum场景是否与观测到的宇宙光学旋转天体物理极限相容。
• 确定在膜宇宙框架下，Kalb-Ramond场引起的光学旋转量的大小。

提出的方法

• 采用单个额外时空维度紧化在S1/Z2轨道上的Randall-Sundrum模型。
• 将Kalb-Ramond场作为通过Chern-Simons相互作用项耦合到电磁学的背景场引入。
• 使用膜宇宙紧化程序，计算Kalb-Ramond场与可见膜上电磁波之间的有效耦合。
• 推导在可见膜上传播的平面偏振电磁波的光学旋转角。
• 利用推导出的光学旋转公式，将预测结果与来自遥远星系射电波的观测约束进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 Kalb-Ramond场的存在如何影响Randall-Sundrum膜宇宙中电磁波的偏振？
• RQ2 与四维模型相比，该膜宇宙场景中光学旋转角的增强程度如何？
• RQ3 该模型预测的光学旋转水平是否与遥远射电源的天体物理观测结果一致？
• RQ4 Chern-Simons项在此框架中在Kalb-Ramond场与电磁学之间耦合中起什么作用？

主要发现

• Randall-Sundrum膜宇宙场景导致可见膜上电磁波的光学旋转显著增强。
• 由于通过Chern-Simons项实现的Kalb-Ramond场与电磁学之间的耦合，光学旋转角变得极大。
• 该模型预测的旋转幅度超过了基于遥远星系偏振射电波天体物理测量得出的观测限制。
• 这一差异表明，具有Kalb-Ramond背景的Randall-Sundrum膜宇宙模型与当前天体物理数据之间存在根本性冲突。