[论文解读] Goldstone-Soliton Interactions and Brane World Neutrinos

Neil Lambert, Peter West|Research Portal (King's College London)|Dec 14, 2000

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 34被引用 3

一句话总结

该论文通过证明在膜世界情景中，Goldstone费米子（Goldstino）可与孤子态发生非导数相互作用，从而解决了超对称理论中长期存在的矛盾，这与真空场论中仅存在导数耦合的标准观点相反。该机制使得中微子能自然地作为膜上自发破缺超对称性产生的Goldstino出现，从而调和了Goldstino假说与中微子耦合实验观测之间的矛盾。

ABSTRACT

We discuss the interactions of Goldstone particles with solitonic states. We observe that, contrary to the familiar situation in the vacuum sector, the Goldstone particles can have non-derivative interactions with the solitons. This result is applied to brane physics and in particular leads to the possibility that neutrinos in brane world scenarios are Goldstone particles for broken supersymmetry.

研究动机与目标

• 解决中微子的Goldstino假说与实验观测到的非导数中微子耦合之间的矛盾。
• 研究Goldstone费米子是否可在膜世界模型中与孤子态发生非导数相互作用。
• 探讨非导数Goldstino-孤子相互作用对M理论和IIA对偶中中微子现象学的影响。
• 考察M理论与杨-米尔斯理论之间的对偶性如何支持包裹的M五膜上Goldstino模的非导数耦合。
• 评估膜上超对称粒子的缺失与非线性实现的超对称性是否可避免产生有害的重子/轻子数破坏态。

提出的方法

• 分析在黎曼曲面上包裹的M五膜的低能有效作用量，识别出由超对称性自发破缺产生的Goldstino模。
• 应用M理论/IIA型对偶，将M五膜的动力学与N=2杨-米尔斯理论联系起来，其中Goldstino以非导数方式耦合到带电态。
• 考虑膜世界体积理论中的孤子解，这些解破缺超对称性并承载Goldstino模。
• 研究Goldstone费米子与孤子态之间的相互作用，表明在零动量时散射振幅不为零。
• 利用D膜上Dirac-Born-Infeld作用量的结构，论证由于超对称性非线性实现，膜上不会出现大质量超伴粒子。
• 考虑紧化与小的体域超对称性破缺在生成小中微子质量与小宇宙学常数中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 Goldstone费米子是否可在膜世界情景中与孤子态发生非导数相互作用，与真空场论中仅存在导数耦合的标准情况相反？
• RQ2 M理论/IIA型对偶如何支持N=2杨-米尔斯理论中Goldstino与带电态之间非导数耦合的存在？
• RQ3 为何尽管实验证据显示中微子具有非导数耦合，标准Goldstino定理仍无法排除中微子作为膜世界模型中的Goldstino？
• RQ4 由于非线性实现的超对称性导致膜上无超伴粒子，是否可避免产生危险的重子/轻子数破坏态？
• RQ5 小中微子质量与小的体域超对称性破缺之间是否存在联系，而后者也可能生成小的宇宙学常数？

主要发现

• Goldstone费米子可在膜世界模型中与孤子态发生非导数相互作用，这与仅存在导数耦合的真空场论标准情况相反。
• 在包裹的M五膜的低能有效理论中，Goldstino模以非导数方式耦合到带电孤子，与标准模型中观测到的中微子耦合一致。
• 在紧化流形上M理论与IIA型弦理论之间的对偶性证实，N=2杨-米尔斯理论中的Goldstino对W玻色子具有非导数耦合。
• 由于非线性实现的超对称性导致膜世界体积上无大质量超伴粒子，从而避免了传统模型中预测的有害重子/轻子数破坏态。
• 观测到的小中微子质量可能源于小的体域超对称性破缺，而该破缺也可能生成小的宇宙学常数，提示这两个小尺度之间可能存在联系。
• 该机制允许通过额外超对称性的破缺产生多个中微子，从而解决了四维N=1模型中仅存在一个Goldstino的问题。