[论文解读] Supersymmetric Galileons Have Ghosts

Michael Koehn, Jean-Luc Lehners+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2013

Black Holes and Theoretical Physics被引用 7

一句话总结

本文表明，标准朗道伽利略理论的全局 N = 1 超对称推广引入了第二个标量场，使运动方程超越二阶，从而产生鬼态。作者得出结论：超对称伽利略子与其它高阶导数有效场论一样，本质上是不稳定的，鬼态在有效描述失效的截断能标以下的能标处出现。

ABSTRACT

Galileons are higher-derivative theories of a real scalar which nevertheless admit second order equations of motion. They have interesting applications as dark energy models and in early universe cosmology, and have been conjectured to arise as descriptions of brane dynamics in string theory. In the present paper, we study the bosonic sector of globally N = 1 supersymmetric extensions of the “standard” Galileon Lagrangians in detail. Supersymmetry requires that the Galileon scalar now becomes paired with a second real scalar field. We prove that the presence of this second scalar causes the equations of motion to become higher than second order, thus leading to the appearance of ghosts. Our result suggests that supersymmetric Galileons should be regarded essentially on the same footing as other higher-derivative terms arising in effective field theories. We also analyze the energy scales up to which, in an effective description, the ghosts can be tamed.

研究动机与目标

• 研究伽利略子理论的超对称推广是否保持二阶运动方程。
• 确定通过 N = 1 超对称引入第二个标量场对伽利略拉格朗日量动力学的影响。
• 评估尽管存在潜在鬼态不稳定性，超对称伽利略子是否仍可作为可行的有效场论。
• 确定在有效场论框架下，鬼效应可被控制的能量尺度。

提出的方法

• 构建标准伽利略拉格朗日量的全局 N = 1 超对称推广的玻色子 sector。
• 推导所得两标量系统的运动方程并分析其阶数。
• 识别运动方程中高于二阶导数的存在，这表明存在鬼模式。
• 使用有效场论技术估算在鬼态主导之前理论仍保持微扰有效的能量尺度。
• 将超对称伽利略拉格朗日量的结构与已知具有鬼问题的高阶导数理论进行比较。
• 应用标准鬼态分析方法，确定量子谱中不稳定性出现的时机。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过 N = 1 超对称引入第二个标量场是否在伽利略子理论中保持二阶运动方程？
• RQ2 超对称伽利略子模型中运动方程的阶数是多少？是否导致鬼态？
• RQ3 超对称伽利略子中的鬼态与其它高阶导数有效场论中的鬼态有何异同？
• RQ4 在超对称伽利略子的有效描述中，鬼效应在何种能量尺度下变得主导？
• RQ5 在受控的有效场论范围内，能否抑制或控制超对称伽利略子中的鬼问题？

主要发现

• 伽利略子理论的超对称推广引入了第二个标量场，导致运动方程阶数高于二阶。
• 高阶运动方程的存在意味着鬼态的存在，使理论在量子层面不稳定。
• 因此，超对称伽利略子与其它具有鬼问题的高阶导数有效场论处于相同境地。
• 鬼态主导的能量尺度受有效场论截断能标的限制，超过该能标后理论描述即告失效。
• 鬼态无法超越此截断能标被抑制，限制了有效描述的有效性。