[论文解读] D-branes and boundary states in closed string theories

Ben Craps|ArXiv.org|Apr 27, 2000

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 108被引用 8

一句话总结

本论文对闭弦理论中的D膜和边界态进行了全面分析，利用弦散射振幅与异常流入机制，推导并验证了各类D膜的威斯-祖米诺作用量。研究确认了在II型、0型及非BPS D膜中存在异常耦合，通过显式计算验证了非异常项，并将BPS方法推广至弯曲背景，为弦理论中的对偶性与膜动力学提供了新见解。

ABSTRACT

In this Ph.D. thesis, we study some aspects of strings and branes. We mainly focus on anomalous D-brane couplings and on non-supersymmetric branes. In Chapter 2, we illustrate three key concepts in a field theory context: duality, supersymmetry and anomaly inflow. Chapter 3 contains an introduction to string theory, emphasizing the concepts relevant to this thesis, like string scattering amplitudes and D-brane actions. In Chapter 4, we introduce the boundary state formalism and use it to check the presence of anomalous couplings in the D-brane Wess-Zumino action. In addition, we show that this action also contains non-anomalous terms. Chapter 5 gives a BPS analysis of D-branes in D-brane backgrounds, focusing on the baryon vertex in the AdS/CFT correspondence. Chapter 6 is devoted to branes in type 0 string theory. We derive the D-brane Wess-Zumino action and the massless spectra of NS-fivebranes, and combine these ingredients to comment on type 0B S-duality. In Chapter 7, we study non-BPS D-branes in type II string theory. We propose a Wess-Zumino action for these branes, check it by computing string scattering amplitudes and show that it is consistent with the interpretation of BPS D-branes as topologically non-trivial tachyon configurations on a non-BPS D-brane.

研究动机与目标

• 通过显式弦振幅计算，推导并验证各种弦理论中D膜的威斯-祖米诺作用量。
• 研究异常流入机制在确保D膜有效作用量一致性方面的作用，特别是在非超对称与0型背景中的应用。
• 将BPS方法推广至如D3膜背景等弯曲背景中的D膜，以研究AdS/CFT对应中的重子顶点。
• 分析0型弦理论中NS五膜的谱结构与异常性质，揭示其为非手征、纯玻色子谱。
• 在II型弦理论中为非BPS D膜建立威斯-祖米诺作用量，引入tachyon场作为不稳定性动力调节器。

提出的方法

• 利用顶点算符与BRST不变性计算弦散射振幅，提取边界态波函数与耦合结构。
• 应用异常流入机制推导威斯-祖米诺作用量，确保D膜世界体积上 gauge 与引力异常的抵消。
• 在如D3膜几何等弯曲时空背景中应用BPS方法，计算AdS/CFT框架下的重子顶点。
• 通过推广II型形式化方法，推导0型D膜的威斯-祖米诺作用量，包含R-R场强与规范场项。
• 使用世界面与时空方法分析0型理论中NS五膜的质量简并谱，确认无手征异常。
• 通过显式弦理论计算检验威斯-祖米诺作用量中各项的存在性，包括 tr R² ∧ C_{p-3} 与 B ∧ C_{p-1} 耦合。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过显式弦振幅计算推导并验证D膜有效作用量中的异常耦合？
• RQ2 II型弦理论中非BPS D膜的威斯-祖米诺作用量结构为何？tachyon场如何参与异常抵消？
• RQ3 BPS方法如何推广至如D3膜几何等弯曲背景中的D膜？
• RQ4 0型弦理论中NS五膜的质量简并谱为何？是否存在手征异常？
• RQ5 S对偶性对0型B弦理论有何影响，特别是D膜与NS五膜之间的对偶性？

主要发现

• 通过显式弦振幅计算，论文确认了D膜威斯-祖米诺作用量中存在异常耦合，如 $\hat{B} \wedge \hat{C}_{p-1}$ 与 $\mathrm{tr}\, R^2 \wedge \hat{C}_{p-3}$。
• 非异常耦合，包括高阶曲率项，源自四胶子振幅，扩展了有效作用量的已知结构。
• BPS方法成功推广至D3膜背景中的D膜，使AdS/CFT对应中重子顶点的计算成为可能。
• 0型D膜的威斯-祖米诺作用量被推导为 $S_{\rm WZ} = \frac{T_p}{\kappa} \int_{p+1} (C)_\pm \wedge e^{2\pi\alpha' F + B} \wedge \sqrt{\hat{A}(R_T)/\hat{A}(R_N)}$，其中 $\pm$ 区分电荷与磁荷膜。
• 在0型A与0型B理论中，NS五膜具有非手征、纯玻色子质量简并谱，与体异常流入的缺失一致。
• 对于II型弦理论中的非BPS D膜，威斯-祖米诺作用量被推导为 $S'_{\rm WZ} = a \int_{p+1} \hat{C} \wedge d\{ \mathrm{tr}\, T e^{2\pi\alpha' F} \} \wedge e^{\hat{B}} \wedge \sqrt{\hat{A}(R_T)/\hat{A}(R_N)}$，其中 $T$ 为表示不稳定的tachyon场。