[论文解读] Describing the ADD model in a warped geometry

Bin Guo, Yu-Xiao Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2015

Black Holes and Theoretical Physics被引用 3

一句话总结

本文提出了一种(4+1)维翘曲几何描述的(4+N)维ADD模型，保留了其Kaluza-Klein（KK）谱和现象学特征，同时消除了基本长度与额外维度大小之间的层次问题。该模型在非局域引力理论中实现了显式构造，使得额外维度的有效数目N可为非整数，从而提供一种规避实验约束的新机制。

ABSTRACT

We propose a new description of the (4+N)-dimensional Arkani-Hamed-Dimopoulos-Dvali (ADD) model in a (4+1)-dimensional warped geometry to solve the gauge hierarchy problem. It has the same KK spectrum as in the ADD model and recovers its phenomenons that do not involve the interaction among the graviton KK modes. There is no hierarchy between the fundamental length and the size of the extra dimension. An explicit realization is constructed in the nonlocal gravity theory to give a warped description of the six-dimensional ADD model. Remarkably, the equivalent number N of the extra dimensions in this description may be non-integral, which provides a new mechanism to escape the experimental constrains.

研究动机与目标

• 通过使用翘曲(4+1)维几何而非平坦额外维度来解决规范层次问题。
• 在不包含引力子KK模态相互作用的前提下，保持与原始ADD模型相同的Kaluza-Klein（KK）谱和现象学特征。
• 通过将模型嵌入翘曲几何中，消除基本尺度与额外维度大小之间的层次问题。
• 在非局域引力理论中显式实现六维ADD模型。
• 探索有效额外维度数目N为非整数的可能性，作为一种规避实验约束的新机制。

提出的方法

• 将(4+N)维ADD模型嵌入(4+1)维翘曲几何中，通过几何自然生成层次问题，而非依赖参数微调。
• 利用非局域引力框架，构建六维ADD模型在翘曲体中的自洽且显式的实现。
• 推导翘曲几何中的KK模态谱，并确认其与标准ADD模型的谱一致。
• 通过解释翘曲几何的几何参数，引入非整数的有效额外维度数目N。
• 确保引力子KK模态之间的相互作用可忽略，从而保持原始ADD模型的现象学特征。
• 利用翘曲度规和非局域引力作用量，推导出有效的四维理论，并验证其与层次问题解决方案的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不重新引入层次问题的前提下，以翘曲(4+1)维几何一致描述ADD模型？
• RQ2 翘曲几何中的Kaluza-Klein谱与原始平坦空间ADD模型相比如何？
• RQ3 在物理上自洽的翘曲几何框架中，有效额外维度数目N是否可以为非整数？
• RQ4 非局域引力实现是否允许在规避实验约束的同时，为层次问题提供可行解？
• RQ5 非整数N对ADD模型现象学有何影响？

主要发现

• 该翘曲几何模型重现了与原始ADD模型相同的Kaluza-Klein（KK）谱，保留了其关键现象学预测。
• 通过翘曲因子自然解决了普朗克尺度与弱尺度之间的层次问题，无需额外维度尺寸极大。
• 该模型在非局域引力中显式实现，为六维ADD模型提供了自洽的场论框架。
• 有效额外维度数目N可为非整数，提供一种规避额外维度实验约束的新机制。
• 引力子KK模态之间的相互作用被抑制，确保了原始ADD模型的现象学特征保持不变。