[论文解读] de Sitter Space in Non-Critical String Theory

Alexander Maloney, Eva Silverstein+1 more|ArXiv.org|May 30, 2002

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 30被引用 92

一句话总结

该论文在高时空维度（D > 10）的非临界弦理论中，通过广义非对称orientifold构造 de Sitter（dS）真空，其中规范通量生成一个希格斯势，其非平凡最小值对应于参数上极小的宇宙学常数和微弱的弦耦合常数。关键结果是，巨大的势垒抑制了通过引力瞬子衰变至平空间的过程，暗示dS真空具有有效稳定性——尽管衰变至更低通量真空（包括AdS）仍与因果律和幺正性一致。

ABSTRACT

Supercritical string theories in D>10 dimensions with no moduli are described, generalizing the asymmetric orientifold construction of one of the authors. By taking the number of dimensions to be large and turning on fluxes, dilaton potentials are generated with nontrivial minima at arbitrarily small cosmological constant and D-dimensional string coupling, separated by a barrier from a flat-space linear dilaton region, but possibly suffering from strong coupling problems. The general issue of the decay of a de Sitter vacuum to flat space is discussed. For relatively small barriers, such decays are described by gravitational instantons. It is shown that for a sufficiently large potential barrier, the bubble wall crosses the horizon. At the same time the instanton decay time exceeds the Poincare recurrence time. It is argued that the inclusion of such instantons is neither physically meaningful nor consistent with basic principles such as causality. This raises the possibility that such de Sitter vacua are effectively stable. In the case of the supercritical flux models, decays to the linear dilaton region can be forbidden by such large barriers, but decays to lower flux vacua including AdS minima nevertheless proceed consistently with this criterion. These models provide concrete examples in which cosmological constant reduction by flux relaxation can be explored.

研究动机与目标

• 在非临界弦理论中构造无模的de Sitter真空，以解决弦理论中缺乏稳定dS解的问题。
• 探讨通过大势垒抑制衰变至平空间是否可使dS真空实现有效稳定。
• 分析dS量子引力中引力瞬子过程的一致性，特别是当瞬子尺寸超过视界时的情况。
• 研究高维超临界弦理论中通量弛豫是否可实现参数上极小的宇宙学常数减小。
• 评估dS空间中半经典瞬子衰变过程的有效性，尤其关注其与因果律和庞加莱重现时间的关系。

提出的方法

• 将非对称orientifold构造推广至D > 10维，引入新参数D以控制自由度数量。
• 利用RR通量和Bousso-Polchinski机制，生成一个在极小宇宙学常数处具有非平凡最小值的希格斯势。
• 将RR场数量缩放为n_RR = 2^D，从而实现对宇宙学常数和弦耦合常数的参数化控制。
• 通过引力瞬子分析衰变过程，重点研究dS通过域壁衰变至平空间的跃迁。
• 应用基于视界穿越和因果律的标准，评估瞬子过程的物理一致性。
• 评估D-brane诱导的通量真空间衰变，计算张力并与其临界张力比较，以判断衰变可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在非临界弦理论中，通过通量和高维紧化构造无模的de Sitter真空？
• RQ2 在何种条件下，由于视界穿越的瞬子导致dS真空衰变至平空间的过程变得物理上不一致？
• RQ3 庞加莱重现时间是否对dS空间中半经典瞬子衰变过程的有效性构成约束？
• RQ4 高维超临界弦理论中的通量弛豫是否可导致参数上极小的宇宙学常数减小？
• RQ5 当瞬子尺寸超过视界时，衰变至AdS或更低dS真空是否仍与因果律和幺正性一致？

主要发现

• dS最小值处的宇宙学常数为参数上极小，其标度为2^{-D}（最低能级真空）。
• dS最小值处的弦耦合常数为参数上微弱，其标度为1/b，其中b ~ 2^{D/4}。
• 向线性希格斯区域的势垒随D增大而参数上变大，从而抑制通过引力瞬子的衰变。
• 当势垒足够大时，瞬子衰变过程变为超视界尺寸，违反因果律和幺正性，且衰变时间超过庞加莱重现时间。
• 衰变至更低通量真空（包括AdS）仍与因果律标准一致，因为其D-brane张力低于临界阈值。
• 真空简并性倾向于促进向宇宙学常数更小负值的跃迁，从而抑制了尽管存在但深度较深的AdS衰变终点。