Супергравитация типа IIA
В суперсимметрии супергравитация типа IIA — это уникальная супергравитация в десяти измерениях с двумя суперзарядами противоположной киральности . Впервые он был построен в 1984 году путем уменьшения одиннадцатимерной супергравитации на окружность . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Другие супергравитации в десяти измерениях — это супергравитация типа IIB , имеющая два суперзаряда одинаковой киральности, и супергравитация типа I , имеющая один суперзаряд. В 1986 году была обнаружена деформация теории, которая придает массу одному из полей и известна как массивная супергравитация типа IIA. [ 4 ] Супергравитация типа IIA играет очень важную роль в теории струн , поскольку она является низкоэнергетическим пределом теории струн типа IIA .
История
[ редактировать ]После открытия супергравитации в 1976 году с помощью чистого 4D В связи с супергравитацией значительные усилия были направлены на понимание других возможных супергравитаций, которые могут существовать с различным количеством суперзарядов и в различных измерениях. Открытие одиннадцатимерной супергравитации в 1978 году привело к созданию множества супергравитаций более низких измерений посредством размерной редукции этой теории. [ 5 ] Используя эту технику, супергравитация типа IIA была впервые построена в 1984 году тремя разными группами: Ф. Джани и М. Перничи. [ 1 ] ICG Кэмпбелл и П. Уэст , [ 2 ] и М. Хук и М.А. Намази. [ 3 ] В 1986 г. Л. Романс заметил, что существует массовая деформация теории. [ 4 ] С тех пор супергравитация типа IIA широко использовалась для изучения низкоэнергетического поведения теории струн типа IIA. Терминология типа IIA, типа IIB и типа I была придумана Дж. Шварцем первоначально для обозначения трех теорий струн, которые были известны в 1982 году. [ 6 ]
Теория
[ редактировать ]Десять измерений допускают оба и супергравитация, в зависимости от того, имеется ли один или два суперзаряда. [ номер 1 ] Поскольку наименьшими спинорными представлениями в десяти измерениях являются Майораны – Вейля спиноры , суперзаряды бывают двух типов. в зависимости от их киральности, что дает три возможные теории супергравитации. [ 7 ] : 241 Теория, построенная с использованием двух суперзарядов противоположной киральности, обозначается и известна как супергравитация типа IIA.
Эта теория содержит единственный мультиплет , известный как десятимерный нехиральный мультиплет. Поля в этом мультиплете , где — метрика, соответствующая гравитону , а следующие три поля — это калибровочные поля 3-, 2- и 1-формы , причем 2-форма — это поле Калба–Рамонда . [ 8 ] Еще есть майорана гравитино. и майорановский спинор , оба из которых распадаются на пару спиноров Майораны – Вейля противоположной киральности. и . Наконец, существует скалярное поле .
Этот некиральный мультиплет можно разложить на десятимерный мультиплет , а также четыре дополнительных поля . [ 9 ] : 269 [ номер 2 ] В контексте теории струн бозонные поля в первом мультиплете состоят из полей NSNS , тогда как все бозонные поля являются полями RR . Фермионные поля тем временем находятся в секторе СМП.
Алгебра
[ редактировать ]Супералгебра для суперсимметрия определяется выражением [ 10 ]
где все члены в правой части, кроме первого, являются центральными зарядами, допускаемыми теорией. Здесь являются спинорными компонентами майорановских суперзарядов [ номер 3 ] пока – оператор зарядового сопряжения . Поскольку антикоммутатор симметричен, в правой части разрешены только матрицы , симметричные по спинорным индексам. , . В десяти измерениях симметричен только для модуль , с матрицей киральности ведет себя как еще один матрица, кроме без индекса. [ 7 ] : 47–48 Переход только к пятииндексным матрицам, поскольку остальные эквивалентны с точностью до двойственности Пуанкаре , дает набор центральных зарядов, описываемых вышеуказанной алгеброй .
Различные центральные заряды в алгебре соответствуют различным состояниям BPS, допускаемым теорией. В частности, , и соответствуют бранам D0, D2 и D4 . [ 10 ] соответствует NSNS 1-бране, что эквивалентно фундаментальной струне , а соответствует NS5-бране .
Действие
[ редактировать ]супергравитации типа IIA Действие определяется до четырехфермионных термов [ 11 ]
Здесь и где соответствует -форма калибровочного поля . [ номер 4 ] Калибровочное поле трех форм имеет модифицированный тензор напряженности поля. при этом имеется нестандартная Бьянки идентичность . [ 12 ] : 115 [ кол. 5 ] Тем временем, , , , и представляют собой различные фермионные билинейные зависимости, определяемые формулами [ 11 ]
Первая линия действия имеет действие Эйнштейна–Гильберта , дилатонный кинетический член [ номер 6 ] , 2-форма тензор напряженности поля. Он также содержит кинетические члены для гравитино. и спинор , описываемое действием Рариты-Швингера и действием Дирака соответственно. Вторая строка содержит кинетические члены для калибровочных полей 1-формы и 3-формы, а также член Черна – Саймонса . Последняя строка содержит кубические члены взаимодействия между двумя фермионами и бозоном .
Преобразования суперсимметрии
[ редактировать ]Вариации суперсимметрии, которые оставляют действие инвариантным, задаются с точностью до трехфермионных членов формулой [ 11 ] [ 14 ] : 665 [ номер 7 ]
Они полезны для построения спинорных уравнений Киллинга и нахождения суперсимметричных основных состояний теории, поскольку они требуют, чтобы фермионные вариации исчезли.
Связанные теории
[ редактировать ]Массивная супергравитация типа IIA
[ редактировать ]Поскольку супергравитация типа IIA имеет напряженность поля p-формы четных размеров, она также допускает калибровочное поле девяти форм. . Но поскольку является скаляром , а уравнение свободного поля имеет вид , этот скаляр должен быть константой. [ 12 ] : 115 Таким образом, такое поле не имеет распространяющихся степеней свободы , но имеет связанную с ним плотность энергии . Работая только с бозонным сектором, десятиформу можно включить в супергравитацию, изменив исходное действие для получения массивной супергравитации типа IIA. [ 15 ] : 89–90
где эквивалентна исходной супергравитации типа IIA с точностью до замены и . Здесь известна как римская масса и действует как множитель Лагранжа для . Часто этот тензор напряженности поля интегрируется, что приводит к действию, при котором действует как массовый член для поля Кальба – Рамона.
В отличие от теории IIA регулярного типа, которая имеет исчезающий скалярный потенциал , массивный тип IIA имеет ненулевой скалярный потенциал. В то время как Преобразования суперсимметрии кажутся реализованными, но на самом деле они формально нарушены, поскольку теория соответствует фону D8-браны. [ 14 ] : 668 Близко связанная теория - супергравитация Хоу – Ламберта – Уэста. [ 16 ] это еще одна массивная деформация супергравитации типа IIA, [ номер 8 ] но такое, которое можно описать только на уровне уравнений движения . Оно достигается компактификацией одиннадцатимерной теории ММ на окружности.
Связь с 11D супергравитацией
[ редактировать ]Компактификация одиннадцатимерной супергравитации на окружности и сохранение только нулевых мод Фурье , независимых от компактных координат, приводит к супергравитации типа IIA. Для одиннадцатимерной супергравитации с гравитоном, гравитино и калибровочным полем 3-й формы, обозначаемым , то метрика 11D разлагается на метрику 10D, 1-форму и дилатон как [ 13 ] : 308
Тем временем 3-форма 11D распадается на 3-форму 10D. и 10D 2-форма . Десятимерный модифицированный тензор напряженности поля непосредственно возникает в этой компактификации из .
Размерное уменьшение фермионов обычно должно осуществляться в терминах плоских координат. , где это 11D Vielbein . [ номер 9 ] В этом случае 11D майорановский гравитон распадается на 10D майорановский гравитино и майорановский фермион. , [ 9 ] : 268 [ кол. 10 ] хотя точная идентификация дана [ 14 ] : 664
где это выбрано для упрощения преобразований суперсимметрии. [ номер 11 ] Вариации десятимерной суперсимметрии также можно получить непосредственно из одиннадцатимерных, установив . [ номер 12 ]
Связь с теорией струн типа IIA
[ редактировать ]Низкоэнергетическая эффективная теория поля теории струн типа IIA представляет собой супергравитацию типа IIA. [ 15 ] : 187 Поля соответствуют различным безмассовым возбуждениям струны с метрикой 2-формы , а дилатон - это NSNS-состояния, которые встречаются во всех теориях струн, а поля 3-формы и 1-формы соответствуют RR-состояниям теории струн типа IIA. Поправки к действию супергравитации типа IIA бывают двух типов: квантовые поправки в степенях связи струн. и поправки на кривизну в степенях . [ 15 ] : 321–324 Такие поправки часто играют важную роль в феноменологии струн типа IIA . суперструн типа IIA. Константа связи соответствует ожиданию вакуумному математическому , а длина строки связана с константой гравитационного взаимодействия через . [ 12 ] : 115
Когда теория струн компактифицируется для получения четырехмерных теорий, это часто делается на уровне низкоэнергетической супергравитации. Редукция типа IIA на многообразии Калаби–Яу дает Калаби – Яу теория в четырех измерениях, в то время как редукция к ориентифолду еще больше нарушает симметрию и дает феноменологически жизнеспособную четырехмерную теорию. супергравитация . [ 13 ] : 356–357 Супергравитация типа IIA автоматически свободна от аномалий , поскольку это некиральная теория.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Это эквивалентно тому, присутствует ли в теории одно или два гравитино.
- ^ Можно перевернуть все киральности и все равно получить эквивалентную теорию.
- ^ Суперзаряды Майораны распадаются на два спинора Майораны – Вейля противоположной киральности. .
- ^ Иногда обозначения используется для записи канонически нормированного кинетического члена для калибровочных полей.
- ^ Тождество Бьянки для других тензоров напряженности поля просто .
- ^ Дилатонный кинетический член, по-видимому, не нормирован канонически, но это потому, что он находится в струнной системе координат. [ 13 ] : 311 Выполнение преобразования Вейля в системе отсчета Эйнштейна приведет к канонически нормализованному дилатонному кинетическому члену.
- ^ Вариации действия и суперсимметрии зависят от используемой метрической подписи . Трансформируясь из преимущественно положительной подписи, [ 14 ] обозначаемый штрихами, к преимущественно отрицательному, используемому в этой статье, можно сделать через подразумевая, что , , и . Кроме того, поля часто переопределяются как , , , , , .
- ^ Это единственные две возможные массивные деформации. [ 17 ]
- ^ Используя вышеупомянутую метрику, vielbein можно записать в терминах 10d vielbein, калибровочное поле, а дилатон как . [ 14 ] : 656 Это специальный манометр, , что необходимо учитывать при выводе вариаций 10d-суперсимметрии из 11d-вариаций.
- ^ Каждый спинор Майораны распадается на два спинора Майораны-Вейля противоположной киральности, причем десятимерная матрица киральности является одной из одиннадцатимерных гамма-матриц. .
- ^ Обратите внимание, что — это 11-й плоский компонент, а не 11-й компонент пространства-времени.
- ^ Например, 11d vielbein преобразуется как , поэтому используя это и , можно получить как вариацию суперсимметрии 10d вильбейна, так и дилатино.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джани, Ф.; Перничи, М. (1984). "$N=2$ супергравитация в десяти измерениях" . Физ. Преподобный Д. 30 (2): 325–333. дои : 10.1103/PhysRevD.30.325 .
- ^ Jump up to: а б Кэмпбелл, ICG; Уэст, ПК (1984). «N = 2, D = 10 некиральная супергравитация и ее спонтанная» . Ядерная физика Б . 243 (1): 112–124. дои : 10.1016/0550-3213(84)90388-2 .
- ^ Jump up to: а б Хук, М.; Намази, Массачусетс (1985). «{Калуца-Кляйн} Супергравитация в десяти измерениях». Сорт. Квант. Могила . 2 : 293. дои : 10.1088/0264-9381/2/3/007 .
- ^ Jump up to: а б Романс, ЖЖ (1986). «Массивная супергравитация N = 2a в десяти измерениях» . Буквы по физике Б. 169 (4): 374–380. дои : 10.1016/0370-2693(86)90375-8 .
- ^ Креммер, Э .; Юлия, Б .; Шерк, Дж. (1978). «Теория супергравитации в одиннадцати измерениях». Физ. Летт. Б. 76 : 409–412. дои : 10.1016/0370-2693(78)90894-8 .
- ^ Шварц, Дж. Х. (1982). «Теория суперструн» . Отчеты по физике . 89 (3): 223–322. дои : 10.1016/0370-1573(82)90087-4 .
- ^ Jump up to: а б Фридман, ДЗ ; Ван Пройен, А. (2012). Супергравитация . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521194013 .
- ^ Сезгин, Е. (2023). «Обзор супергравитации». arXiv : 2312.06754 [ hep-th ].
- ^ Jump up to: а б Далл'Агата, Г.; Загерманн, М. (2021). Супергравитация: от первых принципов к современным приложениям . Спрингер. ISBN 978-3662639788 .
- ^ Jump up to: а б Таунсенд, ПК (1995). «П-бранная демократия». Мир в одиннадцати измерениях. Супергравитация, супермембраны и М-теория . ЦРК Пресс. ISBN 978-0750306720 .
- ^ Jump up to: а б с Бергшофф, Э.; Каллош, Р.; Ортин, Т.; Рост, Д.; Ван Пройен, А. (2001). «Новые формулировки суперсимметрии D = 10 и доменных стенок D8 - O8». Сорт. Квант. Грав . 18 : 3359–3382. arXiv : hep-th/0103233 . дои : 10.1088/0264-9381/18/17/303 .
- ^ Jump up to: а б с Ибанез, Ле; Уранга, AM (2012). Теория струн и физика элементарных частиц: введение в феноменологию струн . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521517522 .
- ^ Jump up to: а б с Беккер, К.; Беккер, М .; Шварц, Дж. Х. (2006). Теория струн и М-теория: современное введение . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521860697 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ортин, Т. (2015). Гравитация и струны (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521768139 .
- ^ Jump up to: а б с Полчински, Дж. (1998). Теория струн, том II: Теория суперструн и не только . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1551439761 .
- ^ Хау, PS; Ламберт, Северная Дакота; Уэст, ПК (1998). «Новая массивная супергравитация типа IIA в результате компактификации». Физ. Летт. Б. 416 : 303–308. arXiv : hep-th/9707139 . дои : 10.1016/S0370-2693(97)01199-4 .
- ^ Цимпис, Д. (2005). «Массивная супергравитация IIA». JHEP . 10 :057. doi : 10.1088/1126-6708/2005/10/057 .