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IRUCAA@TDC : S-ブレイン特異解における次元縮小とT双対性

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Academic year: 2021

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Title

S-ブレイン特異解における次元縮小とT双対性

Author(s)

望月, 隆二; 池上, 健司

Journal

東京歯科大学教養系研究紀要, 27(): 9-30

URL

http://hdl.handle.net/10130/2679

Right

(2)

S-

ブレイン特異解における

次元縮小とT双対性

望月隆二

   池上健司

概 要 S-ブレイン特異解のうち、静的な次元をもち、なおかつディラ トンの期待値が0であるものについて、M理論解からの次元縮小お よびIIA、IIB解間のT双対を調べた。これらが十全に定義される ためには波解およびモノポール解に対応する時間依存解が必要なの で、これらの導入も行った。

1

導入

超重力理論の時間依存性のあるブレイン解は我々の宇宙の模型 として多くの関心を寄せられている。[1]-[11].そういった模型の多く では、我々の住む時空は多くのブレインから成り、M理論あるいは 超弦理論の低エネルギー近似解として表されると考えられている。 我々は[7][8]において、S-ブレインの特異解を構成したが、それ らの多くは静的で平らな次元をもつとともに、ディラトン期待値が 0であるという扱いやすさをもったものであった。そこで、本論文 ではこれらの解の静的次元に対して次元縮小あるいはT双対変換を 実施する事により、それぞれの解の関連について調べた。 東京歯科大学 物理学研究室,   e-mail address:[email protected] 東京歯科大学 物理学研究室,   e-mail address:[email protected]

(3)

2

S-

ブレイン特異解

この章では、[7][8]で構成した解について概観する。ディラトン 場ϕm種類のn形式場Fnと結びついたアインシュタイン重力を 考える。その作用II = 1 16πGdDx√−g [ R−1 2g µν µϕ∂νϕ− mA=1 1 2· nA! eαAϕF 2 nA ] . (1) ここでαA はディラトン結合定数であり、以下で与えられる。 αA=          0 (M− theory) −1 (NS− NS sector) 5−nA 2 (R− R sector) またM理論ではD=11 であり,超弦理論に対してはD=10である。 運動方程式およびビアンキ恒等式に対する解は以下のように与 えられる。これらの解は波解に対応する時間依存解であるSwと、 モノポール解に対する時間依存解であるSmとを含んでいる。 計量は ds2 = H1du2+ H2dv2+ p+1i=3 Hidxidxi+ Da,b=p+2 H0ηabdyadyb, (2) ここで ηab={diag.(+, · · · , +, −)}, (3) du = dx1+ 2iδmB˜adya, dv = dx2+ iδw(H− 1)dx3, であり、また δm(w)=    1 (Sm(w)が含まれている場合) 0 (Sm(w)が含まれていない場合) , ∂aB˜b− ∂bB˜a= ηacηbdϵcdeH−2∂eH, 2H−1(y)≡ ηab∂a∂bH−1(y) = 0, (4)

(4)

である。{xi; i = 1,· · · , p + 1}はブレインが存在する時空の座標を 表している。 計量中の関数は以下で与えられる。 H1(y) = Hδm+ ∑m A=1 δA,i D−2(y), (5) H2(y) = H−δw+ ∑m A=1 δA,i D−2(y), (6) H3(y) = Hδw+ ∑m A=1 δA,i D−2(y), (7) Hi(y) = Hm A=1 δA,i D−2(y) (i = 4,· · · , p + 1), (8) H0(y) = H−δm−m A=1 qA+1 D−2(y), (9) ここで δA,i =    D− qA− 3 (i ∈ qA) −(qA+ 1) (i /∈ qA) . (10) q方向の空間的次元に広がるS-ブレインに対する電気的背景場は

(Fn)i1···in−1a(y) = ϵi1···in−1∂aE(y), (11)

(n = q + 2), であり、一方、磁気的背景場では (Fn)a1···an(y) = 1 −ge−αϕϵa1···anb∂bE(y), (12) (n = D− q − 2), となる。ここで E(y) = iH(y), (13) である。ディラトン場は ϕ(y) = H−m A=1 εAαA 2 (y), (14) であたえられ、 εA=    +1 (FnA が電気的背景場の強さの場合) −1 (FnA が磁気的背景場の強さの場合) , である。SwSmに対してはディラトン結合定数 αAは0である。

(5)

複数枚のブレインを考える際には交叉規則 −εAεBαAαB− 2(¯q + 1) + 2(qA+ 1)(qB+ 1) D− 2 = 0, (15) が満たされなければならない[12][13][14]。ここで q + 1¯ はqA次元 に広がるブレインとqB次元に広がるブレインが交叉している次元 の数である。Swはアイソメトリックな任意の2方向に入れる事が 可能であり、Smを入れるためには他のブレインが広がっていない 方向が必要である。 静的次元をもった特異解を構成するために、ブレインに直交す る次元のすべて、あるいはその一部のスケールパラメータrにだけ 依存するような解を考える。 r≡−ηabyayb, −ηabyayb > 0, (16) rは時間的座標である。 (4)を満足するために、 H = rD−p−3, (17) とすれば、時空の計量は ds2 = p+1 i=1 Hidxidxi− H0 ( dr2− r22D−p−2 ) , (18) となる。ただし、SwSmの両方または一方が解に含まれる場合 には若干の座標変換が必要である。ここでdΣD−p−2はスケール因 子が1の(D− p − 2)次元双曲空間の線素である。 宇宙時刻 tdt ≡ H01/2dr = r(D−p−3)[−δm2 qA+1 2(D−2)]dr, (19) と定義し、以下の条件を課す。 (D− p − 3)[δm 2 + mA=1 qA+ 1 2(D− 2)] = 1. (20) このとき t = ln r, (21)

(6)

H0 = r−2, (22) H = e(D−p−3)t, (23) なので、計量 (18)は以下のようになる。 ds2=−dt2+ p+1i=1 Hi(t)dxidxi+ dΣ2D−p−2 , (24) ここでHi(t)は(5)∼(9)H(y)に(23)を代入したものとして定義 されている。 条件(20)を満たし、静的次元をもったすべての解を表にまとめ 付録とした。

3

次元縮小と

T

双対性

付録にある解の大半ではディラトン期待値は0であり、その場 合、ストリングフレームとアインシュタインフレームでの解は同一 である。このような解の静的次元に対して次元縮小やT双対変換 を行っても、それに関与しない次元の振る舞いは変化しないはずで ある。そこで、知られているブレイン解に対する次元縮小やT双対 変換規則[15]を適用して、各解の間の関係を調べたものが以下の表 である。各グループのM理論解からIIA解には次元縮小によって、 IIA解とIIB解の間はT双対変換によって移り変わる事ができる。 M M-2-1

IIA A-2-1 A-2-2

IIB B-2-1 B-2-2 B-2-3 2 branes

M M-3-1 M-3-4

IIA A-3-1 A-3-2 A-3-6 A-3-7 IIB B-3-2 B-3-6 B-3-7 B-3-10

3 branes, 1 expanding dimension M M-3-3 M-3-5

IIA A-3-4 A-3-5 A-3-8 A-3-9 IIB B-3-5 B-3-8 B-3-9 B-3-11

(7)

M M-3-2 IIA A-3-3 IIB B-3-3

3 branes, 3 expanding dimensions

M M-4-1 M-4-3 M-4-4

IIA A-4-1 A-4-2 A-4-4 A-4-6 A-4-8 A-4-9 A-4-10 A-4-11 A-4-12 IIB B-4-1 B-4-2 B-4-4 B-4-6 B-4-8 B-4-9 B-4-10 B-4-11

4 branes, 1 expanding dimension M M-4-2 M-4-5

IIA A-4-3 A-4-5 A-4-7 A-4-13 IIB B-4-3 B-4-5 B-4-7 B-4-12

4 branes, 3 expanding dimensions

M M-5-1 IIA A-5-1 IIB B-5-5 5 branes M M-6-1 IIA A-6-1 IIB B-6-1 6 branes

4

付録

:

静的で平らな次元をもった

S-

ブレ

イン特異解

表では以下の記号が使われている。

(8)

記号 次元 指数関数的膨張 指数関数的収縮 静的 宇宙時間と余剰次元を構成 指数関数的収縮

4.1

M

理論

M2 ⊕ ⊕ ⊙ M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (M-2-1) M2 ⊕ ⊙ ⊙ M2 ⊙ ⊙ M2 ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (M-3-1) M2 ⊕ ⊕ M2 M2 ⊕ ⊕ Other dim. ◦ • • • • (M-3-2) M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (M-3-3) w ⊕ ⊙z M2 M5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (M-3-4)

(9)

M2 ⊕ ⊕ ⊙ M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (M-3-5) M2 ⊕ ⊙ ⊙ M2 ⊙ ⊙ M5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (M-4-1) M2 ⊕ ⊕ M2 M5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊖ Other dim. • • • (M-4-2) w ⊕ ⊙z M5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ M5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (M-4-3) M2 ⊕ ⊙ ⊙ M2 ⊙ ⊙ M2 ⊙ ⊙ m ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (M-4-4)

(10)

M2 ⊕ ⊕ M2 M2 ⊕ ⊕ m ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z ⊖ Other dim. • • • (M-4-5) M2 ⊕ ⊕ M2 ⊕ ⊕ ⊙ M2 M2 M5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊖ ⊖ Other dim. • • • (M-5-1) M2 ⊕ ⊕ M2 M2 M2 ⊕ ⊕ ⊙ M2 M2 ⊕ ⊕ Other dim. ◦ • • • (M-6-1)

4.2

IIA

超弦理論

F1 ⊕ ⊕ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-2-1) D2 ⊕ ⊕ ⊙ D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-2-2)

(11)

D0 F1 ⊕ ⊙ D4 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-3-1) F1 ⊕ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D2 ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-3-2) F1 ⊕ ⊕ D2 ⊕ ⊙ D2 ⊕ ⊕ Other dim. ◦ • • • • (A-3-3) D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-3-4) D2 ⊕ ⊕ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ D6 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-3-5) w ⊕ ⊙z F1 NS5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-3-6)

(12)

w ⊕ ⊙z D2 D4 ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (A-3-7) D2 ⊕ ⊕ ⊙ D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (A-3-8) F1 ⊕ ⊕ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (A-3-9) D0 D4 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-1) F1 ⊕ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D4 ⊙ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-2) F1 ⊕ ⊕ D2 ⊕ ⊙ D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊖ Other dim. • • •

(13)

(A-4-3) D2 ⊕ ⊙ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D6 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-4) D2 ⊕ ⊕ D2 D2 ⊕ ⊕ D6 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊖ Other dim. • • • (A-4-5) D2 ⊕ ⊙ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D4 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-6) D2 ⊕ ⊕ D2 D4 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊖ Other dim. • • • (A-4-7) w ⊕ ⊙z D4 ⊙ ⊙ ⊙ D4 ⊙ ⊙ NS5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-8)

(14)

F1 ⊕ ⊙ D2 ⊙ ⊙ D2 ⊙ ⊙ m ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (A-4-9) w ⊕ ⊙z D2 D4 ⊙ ⊙ ⊙ m ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (A-4-10) w ⊕ ⊙z D2 D6 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ NS5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (A-4-11) F1 ⊕ ⊙ D0 D4 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (A-4-12) F1 ⊕ ⊕ D2 ⊕ ⊙ D2 ⊕ ⊕ m ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙z ⊖ Other dim. • • • (A-4-13)

(15)

F1 ⊕ ⊕ F1 ⊕ ⊕ D2 D2 ⊕ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊖ ⊖ Other dim. • • • (A-5-1) F1 ⊕ ⊕ F1 ⊕ ⊕ D2 D2 ⊕ ⊙ D2 ⊕ ⊕ D2 Other dim. ◦ • • • (A-6-1)

4.3

IIB

超弦理論

F1 ⊕ ⊕ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-2-1) D1 ⊕ ⊕ D5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-2-2) D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-2-3)

(16)

F1 F1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-1) F1 ⊕ ⊙ D1 D3 ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-2) F1 ⊕ ⊕ D1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. ◦ • • • • (B-3-3) D1 D1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-4) D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ D5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-3-5) w ⊕ ⊙z D3 ⊙ ⊙ D3 ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-6)

(17)

w ⊕ ⊙z D1 D5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-7) D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-3-8) D1 ⊕ ⊕ D5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-3-9) w ⊕ ⊙z F1 NS5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • • (B-3-10) F1 ⊕ ⊕ NS5 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-3-11) F1 ⊕ ⊙ D1 NS5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ D5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-1)

(18)

F1 ⊕ ⊙ D3 ⊙ ⊙ ⊙ D3 ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-2) F1 ⊕ ⊕ D3 ⊕ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-3) D1 ⊕ ⊙ D3 ⊙ ⊙ ⊙ D3 ⊙ ⊙ D5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-4) D1 ⊕ ⊕ D3 ⊕ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-5) D3 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ D3 D3 ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-6)

(19)

D3 ⊕ ⊕ ⊕ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-7) w ⊕ ⊙z D3 ⊙ ⊙ D3 ⊙ ⊙ m ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-4-8) w ⊕ ⊙z D1 D5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ m ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-4-9) w ⊕ ⊙z D3 ⊙ ⊙ D5 ⊙ ⊙ ⊙ NS5 ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-10) F1 ⊕ ⊙ D1 D3 ⊙ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙z Other dim. • • • (B-4-11)

(20)

F1 ⊕ ⊕ D1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ m ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙z ⊖ Other dim. • • • (B-4-12) F1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-13) D1 D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ NS5 ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-4-14) F1 F1 D3 ⊕ ⊕ ⊕ D3 ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ Other dim. • • • (B-5-1) D1 D1 D3 ⊕ ⊕ ⊕ D3 ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ Other dim. • • • (B-5-2)

(21)

F1 F1 F1 D3 ⊕ ⊕ ⊕ NS5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-5-3) D1 D1 D1 D3 ⊕ ⊕ ⊕ D5 ⊕ ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ ⊙ Other dim. • • • (B-5-4) F1 ⊕ ⊕ F1 ⊕ ⊕ D1 D1 m ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊙z ⊖ ⊖ Other dim. • • • (B-5-5) F1 ⊕ ⊕ F1 ⊕ ⊕ D1 D1 D3 ⊕ ⊙ ⊙ D3 ⊕ ⊕ ⊙ ⊙ Other dim. ◦ • • • (B-6-1)

(22)

参考文献

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参照

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