[论文解读] Supersymmetry breaking in M-theory and quantization rules

Emilian Dudaş|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 1997

Black Holes and Theoretical Physics被引用 4

一句话总结

本文通过从11D到5D再到4D的紧化研究M理论中的规范对称性自发破缺，表明超多重态模——特别是稀释子S和复结构模——通过紧化产生的超势能而稳定，从而不参与规范对称性破缺。该机制被证明是Rohm-Witten量子化在强耦合极限下的类比，规范对称性破缺完全由来自矢量多重态的Kähler模所饱和。

ABSTRACT

We analyze in detail supersymmetry breaking by compactification of the fifth dimension in M-theory in the compactification pattern $11d o 5d o 4d$ and find that a superpotential is generated for the complex fields coming from $5d$ hypermultiplets, namely the dilaton $S$ and the complex structure moduli. Using general arguments it is shown that these fields are always stabilized such that they don't contribute to supersymmetry breaking, which is completely saturated by the Kähler moduli coming from vector multiplets. It is shown that this mechanism is the strong-coupling analog of the Rohm-Witten quantization of the antisymmetric tensor field strength of string theories. The effect of a gaugino condensate on one of the boundaries is also considered.

研究动机与目标

• 理解通过从11D到4D的维度约化（经由5D紧化）在M理论中规范对称性破缺如何产生。
• 确定超多重态模——稀释子S和复结构模——在规范对称性破缺机制中的作用。
• 确立这些超多重态场通过动力学生成的超势能而稳定，从而避免对规范对称性破缺产生贡献。
• 表明来自矢量多重态的Kähler模完全饱和了规范对称性破缺，使其成为SUSY破缺的唯一来源。
• 在M理论框架中识别出弦理论中反对称张量场强的Rohm-Witten量子化条件在强耦合极限下的类比。

提出的方法

• 分析M理论中11D → 5D → 4D的紧化模式，重点关注低维中出现的超多重态和矢量多重态。
• 通过紧化产生的量子修正，为5D超多重态中的复标量场（稀释子S和复结构模）构建一个超势能。
• 应用有效场论和对偶性的一般性论证，表明超势能将超多重态模稳定在固定值。
• 证明在稳定之后，来自5D矢量多重态的Kähler模仍为规范对称性破缺的唯一来源。
• 考虑在5D紧化的一个边界上存在胶子凝聚态的影响，表明其与稳定机制一致。
• 在稳定机制与弦理论中Rohm-Witten量子化条件之间建立类比，将其识别为该机制的强耦合极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过第五维的紧化，规范对称性破缺在M理论中如何产生？
• RQ2 在紧化之后，稀释子和复结构模在规范对称性破缺机制中起什么作用？
• RQ3 能否使超多重态模稳定，从而避免对规范对称性破缺产生贡献？
• RQ4 M理论中Rohm-Witten量子化条件的强耦合类比是什么？
• RQ5 在边界上存在胶子凝聚态时，其对5D有效理论中规范对称性破缺模式有何影响？

主要发现

• 由于5D有效理论中紧化的作用，为超多重态模（稀释子S和复结构模）生成了超势能。
• 由于超势能的存在，超多重态模被稳定在固定值，从而确保其不参与规范对称性破缺。
• 规范对称性破缺完全由来自5D矢量多重态的Kähler模所饱和。
• 该稳定机制被识别为弦理论中反对称张量场强的Rohm-Witten量子化条件在强耦合极限下的类比。
• 在边界上引入胶子凝聚态与整体稳定性和规范对称性破缺模式一致。
• 结果在一般场论论证和对偶性考虑下具有鲁棒性，支持了4D M理论紧化中一致低能有效理论的出现。