宇宙論的スーパーストリングでさぐる余剰次元の物理

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本研究の目的は、宇宙論的スーパーストリングを用いることにより、宇宙論的な観測から余剰次元の物理を引き出すことにあった。昨年度から開始した研究として、まず一般のストリングが背景時空に及ぼす影響を考察するため、一様等方宇宙で対称性の破れに伴って宇宙ひもが生成した場合、時空構造にどのような影響を及ぼすか、解析し、その結果をPhysical Review D誌に論文として刊行した。次に宇宙論的スーパーストリングと場の理論的なストリングの対応関係を明らかにする研究に着手した。アーベリアンヒッグスモデルにおいて無限に長いストリング解を得るためにニールセンとオルセンが仮定した解の構造を拡張し、軸方向に波を持った解を構成した。通常はこのような波はゲージモードとして除去可能であるが、軸状にゲージ荷の分布が見られる場合には物理的なモードとして存在することが可能である。次にこのような新しい励起を持つ拡張ニールセン・オルセン解をスーパーストリング理論から得られるFストリング解と比較することにした。Fストリングは余剰次元空間にも及ぶため、クレバノフ・ストラスラー型の余剰次元空間を渦巻くストリングの形状が観測可能な4次元時空にも現れることになる。この余剰次元の影響が、場の理論によって構成された拡張ニールセン・オルセン型のストリングにおける軸方向の波動と同一視できることを見いだした。すなわち、軸方向にゲージ荷をもった場の理論的ストリングとスーパーストリング理論におけるFストリングは互いに対応関係を持つのである。