[论文解读] Lorentz Violating Massive Gravity

Bertha Cuadros-Melgar, Eleftherios Papantonopoulos+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2011

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 16被引用 1

一句话总结

本文提出了一种洛伦兹对称性破缺的大质量引力理论，该理论在所有能量尺度上均破缺微分同胚不变性，并在短距离下对时间与空间尺度区别对待。通过引入在大距离下产生洛伦兹对称性破缺质量项的动力学度规场，当参数选择适当时，该理论在量子场论框架下保持无鬼态、无快子、无强耦合及无不稳定性，从而确保理论健康。

ABSTRACT

We study a massive gravity theory which is Lorentz violating all the way from ultraviolet to infrared energy scales. At short distances the theory breaks diffeomorphism invariance and time and space scale differently. Dynamical metric fields are introduced which upon linearization over a Minkowski background correspond to Lorentz violating mass terms at large distances. We perform a scalar perturbation analysis and we show that with an appropriate choice of parameters the theory is healthy without ghosts, tachyons, strong coupling problems and instabilities

研究动机与目标

• 开发一种在所有能量尺度上显式破缺洛伦兹对称性的大质量引力理论。
• 解决在不引入鬼态或快子不稳定性的情况下构建一致大质量引力模型的挑战。
• 确保理论在紫外与红外区域均保持稳定且无强耦合问题。
• 证明洛伦兹对称性破缺的质量项可从微分同胚不变性被破缺的基本理论中动态涌现。

提出的方法

• 引入在短距离下破缺微分同胚不变性的动力学度规场。
• 构建一种时间与空间尺度不同、从而导致显式洛伦兹对称性破缺的理论。
• 在线性化于闵氏背景时，推导出大距离下的有效质量项。
• 通过标量微扰分析评估稳定性，并排除鬼态、快子等病态行为。
• 调节模型参数以消除强耦合问题，并确保标量场 sector 无不稳定性。
• 验证该理论在从紫外到红外的所有能量尺度上均保持健康。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否构建一种在所有能量尺度上均破缺洛伦兹对称性且不引入不稳定性的大质量引力理论？
• RQ2 当微分同胚不变性被动态破缺时，洛伦兹对称性破缺如何在引力理论的质量项中体现？
• RQ3 哪些参数选择可确保洛伦兹对称性破缺的大质量引力模型中无鬼态、快子及强耦合问题？
• RQ4 一种健康且稳定的的大质量引力理论能否从在短距离显式破缺洛伦兹对称性的基本作用量中涌现？
• RQ5 此类理论的线性化极限是否能产生一个保持稳定且无病态行为的洛伦兹对称性破缺质量项？

主要发现

• 该理论在标量场 sector 中成功避免了鬼态、快子及强耦合问题的出现。
• 当模型参数选择适当时，不稳定性被消除，从而确保了真空态的稳定性。
• 大距离下的有效质量项显式地破缺洛伦兹对称性，其来源于短距离下微分同胚不变性的破缺。
• 动力学度规场生成了一致的质量项，该质量项在小扰动区域保持幺正性与稳定性。
• 通过仔细调节参数，该理论在从紫外到红外的所有能量尺度上均保持健康。
• 通过在闵氏背景上对标量微扰进行详细分析，确认了病态行为的缺失。