[论文解读] Suppressing the Cosmological Constant in Non-Supersymmetric Type I Strings

Carlo Angelantonj, Ignatios Antoniadis|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2003

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 41被引用 4

一句话总结

该论文通过结合体积分裂的Scherk-Schwarz自发破缺与D-brane谱中的费米子-玻色子简并，构建了具有自然小宇宙学常数的非超对称型I弦理论模型。在大半径极限下，一阶真空能量按1/R⁴缩放，将宇宙学常数抑制至亚毫米尺度，而D-brane激发态在所有质量层级上保持非超对称但简并，从而提供了一种无需完整超对称性即可稳定宇宙学常数的机制。

ABSTRACT

We construct non-supersymmetric type I string models which correspond to consistent flat-space solutions of all classical equations of motion. Moreover, the one-loop vacuum energy is naturally fixed by the size of compact extra dimensions which, in the two-dimensional case, can be lowered to a fraction of a millimetre. This class of models has interesting non-abelian gauge groups and can accommodate chiral fermions. In the large radius limit, supersymmetry is recovered in the bulk, while D-brane excitations, although non-supersymmetric, exhibit Fermi-Bose degeneracy at all mass levels. We also give some evidence for a suppression of higher-loop corrections to the vacuum energy.

研究动机与目标

• 构建具有小且自然抑制的宇宙学常数的一致非超对称型I弦理论模型。
• 通过大额外维与Scherk-Schwarz破缺来解决宇宙学常数的层次问题。
• 在弦尺度超对称性被破缺的情况下，保持D-brane谱中的费米子-玻色子简并。
• 探究高阶图修正是否会破坏一阶真空能量的抑制。
• 证明在大半径极限下宇宙学常数为零，同时保持非阿贝尔规范场和手征费米子。

提出的方法

• 利用具有离散R对称性的Scherk-Schwarz紧化，在紧化维度的边界条件下通过体积分裂破缺超对称性。
• 构建具有O8-平面对和D-brane堆栈的型I定向图模型，利用T对偶性和ΩI投影定义克莱因瓶、圆环和莫比乌斯振幅。
• 应用模不变性与GSO投影以确保一致性，威尔逊线在开弦扇区中破缺超对称性。
• 通过横向通道振幅（克莱因瓶、圆环、莫比乌斯）计算一阶真空能量，显示由于定向图平面对上相反的CPT投影导致的抵消。
• 引入位置错位的膜-反膜对以实现O+和O−平面，实现 tadpole 抵消与非超对称D-brane谱。
• 分析高亏格振幅（如亏格3/2）以评估一阶以上真空能量抑制的稳定性，重点关注叉帽与边界贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 非超对称型I弦理论是否可通过体积分裂破缺实现自然小的宇宙学常数？
• RQ2 D-brane谱中的费米子-玻色子简并如何与弦尺度上的非超对称质量劈裂共存？
• RQ3 在大半径极限下，一阶真空能量的行为如何？能否被抑制至亚毫米尺度？
• RQ4 高阶图修正是否会破坏一阶真空能量的抵消，特别是在存在两个叉帽的情况下？
• RQ5 此类模型能否容纳手征费米子与非阿贝尔规范群，同时保持小的宇宙学常数？

主要发现

• 在大半径极限下，一阶真空能量按1/R⁴缩放，当R ≈ 1 mm时，宇宙学常数被抑制至亚毫米尺度。
• 在大半径极限下，体积分裂中恢复了超对称性，而D-brane谱保持非超对称，但在所有质量层级上表现出费米子-玻色子简并。
• 由于D-brane/O−-平面与反D-brane/O+-平面相互作用的贡献符号相反（源于CPT共轭的定向图平面），宇宙学常数发生抵消而为零。
• 当ND = N̄D = 8时，莫比乌斯振幅贡献为零，这是由于费米子-玻色子简并，从而将开弦扇区的真空能量抑制至˜R7的指数小量。
• 高阶图修正预计较弱，源于抵消机制以及在大˜R7极限下超对称性的恢复，尽管模参数的简并极限仍可能贡献。
• 该模型实现了非超对称的非阿贝尔规范场（SO(16) × SO(16)）与手征费米子，具有现象学可行性。