[论文解读] Phenomenology of Strongly Coupled Heterotic String Theory

T. Banks, Michael Dine|ArXiv.org|Sep 5, 1996

advanced mathematical theories参考文献 2被引用 8

一句话总结

本文在M理论框架下探讨了强耦合异质弦理论的现象学影响，提出大紧化半径会导致在统一能标下出现M理论描述。该研究识别出近似离散对称性以抑制质子衰变，预测存在一个或多个轻量轴子以解决强CP问题，并强调在此参数区域中模形式宇宙学的复杂性高于微扰真空情形。

ABSTRACT

This is the text of a talk given at the Inaugural Conference of the Asia Pacific Center for Theoretical Physics, Seoul, Korea, June 9, 1996. If nature is described by string theory, and if the compactification radius is large (as suggested by the unification of couplings), then the theory is in a regime best described by the low energy limit of $M$-theory. We discuss some phenomenological aspects of this view. The scale at which conventional quantum field theory breaks down is of order the unification scale and consequently (approximate) discrete symmetries are essential to prevent proton decay. There are one or more light axions, one of which solves the strong CP problem. Modular cosmology is still problematic but much more complex than in perturbative string vacua.

研究动机与目标

• 研究当紧化半径较大时，强耦合异质弦理论的物理后果。
• 考察M理论在统一能标下的低能极限如何描述物理现象。
• 识别在缺乏精确规范对称性的情况下稳定质子衰变的机制。
• 探索轴子在此框架内对解决强CP问题的作用。
• 评估非微扰弦真空相较于微扰真空在模形式宇宙学中的可行性。

提出的方法

• 分析由强耦合异质弦理论产生的M理论低能有效场论。
• 应用大紧化半径的假设，以支持M理论描述而非微扰弦理论。
• 将近似离散对称性识别为在统一能标下抑制质子衰变的机制。
• 引入一个或多个轻量轴子作为解决强CP问题的方案，与M理论紧化一致。
• 评估非微扰真空中模形式不变性与宇宙学约束的结构。
• 通过类比与对比微扰弦真空，突出宇宙动力学复杂性的增加。

实验结果

研究问题

• RQ1 当紧化半径较大时，强耦合异质弦理论的M理论低能极限如何产生？
• RQ2 在缺乏精确全局或规范对称性的情况下，哪些机制可稳定统一能标处的质子衰变？
• RQ3 轴子如何在此M理论框架中产生？它们能否解决强CP问题？
• RQ4 模形式不变性在非微扰异质真空中的宇宙学影响是什么？
• RQ5 为何在此参数区域中模形式宇宙学比微扰弦真空更复杂？

主要发现

• 统一能标是传统量子场论失效的尺度，因此需要近似离散对称性来抑制质子衰变。
• 预测存在一个或多个轻量轴子，其中一个可作为解决强CP问题的方案。
• 模形式宇宙学在此框架中仍存在问题，其复杂性高于微扰弦真空。
• 当紧化半径较大时，有效场论描述在低能下与M理论一致。
• 该理论的现象学受离散对称性、轴子内容与模形式不变性之间相互作用的制约。
• 该框架表明，与以往微扰方法假设相比，宇宙动力学具有更丰富的结构。