[论文解读] Non-supersymmetric AdS and the Swampland

Hirosi Ooguri, Cumrun Vafa|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2016

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 44被引用 25

一句话总结

本文提出弱引力猜想（WGC）的强化版本，主张除超对称理论中的BPS态外，引力作用严格弱于电磁作用。它证明了由规范场支撑的非超对称反 de Sitter（AdS）真空因库仑排斥驱动的膜核过程而不稳定，意味着在具有有限物质场的自洽量子引力中，此类AdS全息对偶不可能存在。

ABSTRACT

We propose to sharpen the weak gravity conjecture by the statement that, except for BPS states in a supersymmetric theory, the gravitational force is strictly weaker than any electric force and provide a number of evidences for this statement. Our conjecture implies that any non-supersymmetric anti-de Sitter vacuum supported by fluxes must be unstable, as is the case for all known attempts at such holographic constructions.

研究动机与目标

• 通过断言除超对称理论中的BPS态外，引力严格弱于电磁力，来细化弱引力猜想。
• 研究弦/M-理论紧化中由规范场支撑的非超对称AdS真空的稳定性。
• 论证此类真空因膜核过程而不稳定，从而阻止一致的全息对偶描述。
• 提出在爱因斯坦引力与有限数量物质场的量子引力中，非超对称AdS全息对偶在根本上是不可能的。
• 解释已知的非超对称AdS/CDT对偶的缺失是更深层的量子引力约束所致，而非单纯的技术障碍。

提出的方法

• 提出强化版WGC：引力作用严格弱于电磁作用，除非该态是超对称理论中的BPS态。
• 分析弦理论中由( p+1 )-形式规范势的非零场强支撑的AdS真空，其中AdS几何源于该场强。
• 应用强化版WGC，预测存在张力小于其电荷的膜，导致在AdS中发生核过程。
• 利用文献[32]中的瞬子解，描述通过收缩的破缺超对称循环，AdS几何隧穿至“无”的过程。
• 将衰变过程建模为从视界开始膨胀的“无”气泡，在有限时间内吞噬时空。
• 对比K3对称积上的超对称与非超对称σ模型，表明非超对称情况下不存在标度不变算符，从而阻断引力对偶的实现。

实验结果

研究问题

• RQ1 弱引力猜想能否被强化，以排除非超对称理论中的非BPS态？
• RQ2 为何所有已知由规范场支撑的非超对称AdS真空均显示不稳定？
• RQ3 在自洽量子引力中，是否存在实现非超对称AdS全息对偶的根本障碍？
• RQ4 是什么阻止了具有有限物质内容的非超对称CFT存在全息对偶？
• RQ5 为何非超对称对称积CFT即使在轨道点处为共形，仍无法实现引力对偶？

主要发现

• 强化版WGC表明，任何由规范场支撑的非超对称AdS真空均因库仑排斥驱动的膜核过程而不稳定。
• 在规范场中带电的膜可发生核过程并在有限时间内膨胀，从而降低规范场强度并破坏AdS几何的稳定性。
• 该不稳定性源于非BPS态的电排斥力超过引力吸引力，违反了稳定AdS真空的条件。
• 在极端膜的近视界极限下，由于引力时间膨胀，衰变过程变为瞬时，阻止了稳定全息对偶的形成。
• 非超对称AdS全息对偶的缺失并非源于技术困难，而是根本性的量子引力约束。
• 非超对称CFT（如K3的玻色子对称积）缺乏必要的精确标度不变算符，无法从轨道点偏离，从而阻断了弱耦合引力对偶的实现。