Супергравитация I типа
В суперсимметрии супергравитация типа I — это теория супергравитации в десяти измерениях с одним суперзарядом . Он состоит из одного мультиплета супергравитации и одного Янга – Миллса мультиплета . Полное неабелевое действие было впервые получено в 1983 году Джорджем Чаплином и Николасом Мэнтоном . [ 1 ] Классически теория может допускать любую калибровочную группу , но непротиворечивая квантовая теория, приводящая к устранению аномалий, существует только в том случае, если калибровочная группа либо или . Обе эти супергравитации реализуются как низкоэнергетические пределы теорий струн , в частности теории струн типа I и двух гетеротических теорий струн .
История
[ редактировать ]Супергравитация широко изучалась в 1980-е годы как кандидат теории природы . В рамках этого было важно понять различные виды супергравитации, которые могут существовать в разных измерениях, причем возможные супергравитации были классифицированы в 1978 году Вернером Намом . [ 2 ] Супергравитация типа I была впервые описана в 1983 году Эриком Бергшоффом, Месом де Ру, Бернаром де Витом и Питером ван Ньювенхейзеном , описывающими абелеву теорию: [ 3 ] а затем Джордж Чаплин и Николас Мэнтон распространили это на полную неабелеву теорию. [ 1 ] Важная разработка была сделана Майклом Грином и Джоном Шварцем в 1984 году, когда они показали, что лишь немногие из этих теорий свободны от аномалий. [ 4 ] с дополнительной работой, показывающей, что только и привести к созданию последовательной квантовой теории . [ 5 ] В то время было известно, что первый случай соответствует низкоэнергетическому пределу суперструн I типа. Гетеротические теории струн были открыты в следующем году. [ 6 ] причем они имеют низкоэнергетический предел, описываемый супергравитацией типа I с обеими калибровочными группами.
Теория
[ редактировать ]Супергравитация I типа – это десятимерная супергравитация с одним суперзарядом Майораны – Вейля спинорным . [ номер 1 ] Содержимое его поля состоит из супергравитация , вместе с Супермультиплеты Янга – Миллса с некоторой связанной калибровочной группой. [ 7 ] : 271 Здесь это метрика , – двухформное поле Калба–Рамонда , является дилатоном , и является калибровочным полем Янга–Миллса. [ 8 ] : 317–318 Тем временем, это гравитино , является дилатино, и a gaugino , причем все они являются спинорами Майораны – Вейля. Гравитино и гаудино имеют одинаковую хиральность , тогда как дилатино имеет противоположную хиральность.
Алгебра
[ редактировать ]Супералгебра суперсимметрии типа I имеет вид [ 9 ]
Здесь это суперзаряд с фиксированной киральностью , где — соответствующий оператор проекции . Тем временем, – оператор зарядового сопряжения и являются гамма-матрицами . Правая часть должна иметь ту же киральность, что и суперзаряды, а также должна быть симметричной относительно замены спинорных индексов. Второй член — единственный центральный заряд , допустимый при этих ограничениях с точностью до двойственности Пуанкаре . Это потому, что только в десяти измерениях с модуль являются симметричными матрицами. [ 10 ] : 37–48 [ номер 2 ] Центральный заряд соответствует решению 5-браны в супергравитации, двойственному фундаментальной струне в гетеротической теории струн. [ 11 ]
Действие
[ редактировать ]Действие четырехфермионных супергравитации типа I в системе Эйнштейна задается с точностью до членов формулой [ 12 ] : 325 [ номер 3 ]
Здесь – константа гравитационного взаимодействия, является дилатоном, и [ 13 ] : 92–93
где является следом формы Янга – Миллса Черна – Саймонса, заданной формулой
Тензор неабелева напряженности поля, соответствующий калибровочному полю обозначается . Гамма -матрицы индекса пространства-времени являются позиционно-зависимыми полями. . Тем временем, ковариантная производная , пока и это спиновая связь .
Преобразования суперсимметрии
[ редактировать ]Правила преобразования суперсимметрии задаются до трех фермионных членов формулой [ 12 ] : 324
Параметр суперсимметрии обозначается . Эти правила преобразования полезны для построения спинорных уравнений Киллинга и нахождения суперсимметричных основных состояний .
Отмена аномалий
[ редактировать ]На классическом уровне супергравитация имеет произвольную калибровочную группу , однако не все калибровочные группы согласованы на квантовом уровне. [ 13 ] : 98–101 Механизм подавления аномалий Грина-Шварца используется, чтобы показать, когда калибровочные , смешанные и гравитационные аномалии исчезают на гексагональных диаграммах . [ 4 ] В частности, единственными теориями супергравитации I типа, свободными от аномалий, являются теории с калибровочными группами , , , и . Позже было обнаружено, что последние две с абелевыми факторами представляют собой противоречивые теории квантовой гравитации . [ 14 ] Обе теории без аномалий имеют ультрафиолетовые дополнения к теории струн, где также можно показать, что соответствующие теории струн не содержат аномалий на уровне струн.
Связь с теорией струн
[ редактировать ]Супергравитация типа I — это низкоэнергетическая эффективная теория поля теории струн типа I и обеих гетеротических теорий струн. В частности, теория струн типа I и гетеротическая теория струн сводит к супергравитации I типа с группа датчиков, в то время как гетеротическая теория струн сводится к супергравитации I типа с калибровочная группа. [ 13 ] : 92–93 Есть дополнительные поправки, которые супергравитация получает в теории струн, в частности, член Черна – Саймонса становится линейной комбинацией трех форм Янга – Миллса Черна – Саймонса, найденных на уровне дерева, и трехформ Лоренца Черна – Саймонса. . [ 15 ] Эта последняя трехформа представляет собой поправку с более высокой производной, определяемую формулой
- ,
где представляет собой спиновую связь. Чтобы сохранить суперсимметрию действия при включении этого члена, к действию необходимо добавить дополнительные поправки от высших производных до второго порядка по .
В теории струн типа I калибровочная константа связи связана с десятимерной константой связи Янга – Миллса соотношением , а константа связи связана с длиной струны к . [ 8 ] : 318 Между тем, в гетеротической теории струн константа гравитационной связи связана с длиной струны соотношением . [ 13 ] : 108
Поля в системе Эйнштейна не совпадают с полями, соответствующими состояниям струны. Вместо этого нужно преобразовать действие в различные струнные рамки посредством преобразования Вейля и переопределения дилатона. [ 13 ] : 93
S-двойственность между теорией струн типа I и гетеротическую теорию струн можно увидеть на уровне действия, поскольку соответствующие действия струнного фрейма эквивалентны правильным переопределениям полей. [ 16 ] Аналогично, теория Хоржавы-Виттена , описывающая двойственность между гетеротическую теорию струн и М-теорию также можно рассматривать на уровне супергравитации, поскольку компактификация одиннадцатимерной супергравитации на , дает супергравитация. [ 16 ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Эту супергравитацию иногда записывают как или супергравитация для обозначения киральности сверхзаряда, причем эти две теории эквивалентны преобразованию киральности.
- ^ В первом случае центральная плата не взимается, поскольку это эквивалентно переопределению .
- ^ Масштаб полей изменен с Грина, Шварца, Виттена, [ 12 ] как , , , а также масштабирование всех фермионов в раз .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Чаплин, ГФ ; Мэнтон, Н.С. (1983). «Объединение теории Янга – Миллса и супергравитации в десяти измерениях» . Буквы по физике Б. 120 (1–3): 105–109. дои : 10.1016/0370-2693(83)90633-0 .
- ^ Нам, В. (1978). «Суперсимметрии и их представления» . Ядерная физика Б . 135 (1): 149–166. дои : 10.1016/0550-3213(78)90218-3 .
- ^ Бергшофф, Э.; Де Роо, М.; Де Вит, Б .; Ван Ньювенхейзен, П. (1982). «Десятимерная супергравитация Максвелла-Эйнштейна, ее течения и проблема ее вспомогательных полей» . Ядерная физика Б . 195 (1): 97–136. дои : 10.1016/0550-3213(82)90050-5 .
- ^ Jump up to: а б Грин, МБ ; Шварц, Дж. Х. (1984). «Сокращения аномалий в суперсимметричной калибровочной теории D = 10 и теории суперструн» . Буквы по физике Б. 149 (1–3): 117–122. дои : 10.1016/0370-2693(84)91565-X .
- ^ Адамс, Аллан ; ДеВульф, О.; Тейлор, В. (2010). «Струнная универсальность в десяти измерениях». Физ. Преподобный Летт . 105 : 071601. arXiv : 1006.1352 . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.071601 .
- ^ Гросс, диджей ; Харви, JA ; Мартинец, М .; Ром, Р. (1986). «Гетеротическая теория струн: (II). Взаимодействующая гетеротическая струна» . Ядерная физика Б . 267 (1): 75–124. дои : 10.1016/0550-3213(86)90146-X .
- ^ Далл'Агата, Г.; Загерманн, М. (2021). Супергравитация: от первых принципов к современным приложениям . Спрингер. ISBN 978-3662639788 .
- ^ Jump up to: а б Беккер, К.; Беккер, М .; Шварц, Дж. Х. (2006). Теория струн и М-теория: современное введение . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521860697 .
- ^ Таунсенд, ПК (1995). «П-бранная демократия». Мир в одиннадцати измерениях. Супергравитация, супермембраны и М-теория . ЦРК Пресс. ISBN 978-0750306720 .
- ^ Фридман, ДЗ ; Ван Пройен, А. (2012). Супергравитация . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521194013 .
- ^ Строминджер, А. (1990). «Гетеротические солитоны». Нукл. Физ. Б. 343 : 167–184. дои : 10.1016/0550-3213(90)90599-9 .
- ^ Jump up to: а б с Грин, М .; Шварц, Дж. Х. ; Виттен, Э. (1988). Теория суперструн: издание к 25-летию: Том 2 . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107029132 .
- ^ Jump up to: а б с д и Полчински, Дж. (1998). Теория струн, том II: Теория суперструн и не только . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1551439761 .
- ^ Адамс, Аллан ; ДеВульф, О.; Тейлор, В. (2010). «Струнная универсальность в десяти измерениях». Физ. Преподобный Летт . 105 : 071601. arXiv : 1006.1352 . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.071601 .
- ^ Нат, П. (2016). «18». Суперсимметрия, супергравитация и объединение . Издательство Кембриджского университета. п. 420–421. ISBN 978-0521197021 .
- ^ Jump up to: а б Ортин, Т. (2015). Гравитация и струны (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 702. ИСБН 978-0521768139 .