[论文解读] Gauge Unified Theories without the Cosmological Constant Problem

Eduardo Guendelman, Alexander Kaganovich|ArXiv.org|Mar 17, 1998

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 8被引用 3

一句话总结

本文在修改引力框架内提出了一种规范统一理论，通过动态确定积分测度，消除了宇宙学常数问题（CCP）。通过引入四指标场强凝聚态并执行到爱因斯坦框架的共形变换，真空处的有效势能为零，从而在无需微调的情况下实现自然暴胀与规范对称性自发破缺，同时为解决层次问题提供了新途径。

ABSTRACT

We study gauge theories in the context of a gravitational theory without the cosmological constant problem (CCP). The theory is based on the requirement that the measure of integration in the action is not necessarily $\sqrt{-g}$ but it is determined dynamically through additional degrees of freedom. Realization of these ideas in the framework of the first order formalism solves the CCP. Incorporation of a condensate of a four index field strength allows, after a conformal transformation to the Einstein frame, to represent the system of gravity and matter in the standard GR form. Now, however, the effective potential vanishes at a vacuum state due to the exact balance to zero of the gauge fields condensate and the original scalar fields potential. As a result it is possible to combine the solution of the CCP with: a) inflation and transition to a $Λ=0$ phase without fine tuning after a reheating period; b) spontaneously broken gauge unified theories (including fermions). The model opens new possibilities for a solution of the hierarchy problem.

研究动机与目标

• 通过修改引力作用量的测度，解决规范统一理论中的宇宙学常数问题（CCP）。
• 构建一个框架，使有效势能在真空中由于规范凝聚态与标量势能之间的精确抵消而消失。
• 在再加热后无需微调即可实现自然暴胀并过渡到 Λ = 0 相。
• 在一致的引力背景下，将自发破缺的规范统一理论（包括费米子）纳入框架。
• 为统一场论中解决层次问题开辟新途径。

提出的方法

• 引入一种引力理论，其中作用量中积分的测度不是 √−g，而是由额外自由度动态决定。
• 使用一阶形式实现动态测度，确保宇宙学常数问题在经典层面得以解决。
• 引入四指标场强张量的凝聚态，以贡献于有效势能。
• 执行到爱因斯坦框架的共形变换，使引力和物质部分恢复标准广义相对论形式。
• 确保总有效势能在真空中由于规范凝聚态与原始标量势能之间的精确抵消而消失。
• 证明该理论与规范对称性自发破缺及费米子在统一框架中的包含是一致的。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过修改引力测度，在规范统一理论中解决宇宙学常数问题？
• RQ2 动态确定的测度是否允许在真空中实现无微调的有效势能为零？
• RQ3 在此框架中，能否在再加热后实现自然暴胀并过渡到 Λ = 0 相？
• RQ4 能否在此类修改引力设定中一致地包含自发破缺的规范理论与费米子？
• RQ5 该构造能否为解决层次问题提供新见解？

主要发现

• 通过引力作用量中动态确定的积分测度，宇宙学常数问题在经典层面得以解决。
• 由于规范场凝聚态与原始标量势能之间的精确抵消，有效势能在真空中消失。
• 经过到爱因斯坦框架的共形变换后，该理论重现了具有零宇宙学常数的标准广义相对论与物质耦合形式。
• 该模型自然支持暴胀，并在再加热后过渡到 Λ = 0 相，无需微调。
• 自发规范对称性破缺（包括费米子）可一致地纳入该框架。
• 该构造为统一场论中解决层次问题开辟了新路径。