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BPS状態

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原文と比べた結果、この記事には多数の(または内容の大部分に影響ある)誤訳があることが判明しています。情報の利用には注意してください。 正確な表現に改訳できる方を求めています。 (2015年10月)

理論物理学において、BPS状態(BPS states)は、超対称な中心電荷 Z に等しい質量を持つ拡大超対称性 (英語版)(extended supersymmetry)の質量表現である。量子力学では、超対称性が破れない場合、質量がちょうど Z の絶対値に等しい。この重要性は、多重項が生成時の質量表現よりも短くなることにあり、状態は安定で、質量公式は完全になる。

d=4, N=2 の場合

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超代数 (英語版)(superalgebra)の奇の部分の生成子は、次の関係式を持つ[1]

{ Q α A , Q ¯ β ˙ B } = 2 σ α β ˙ m P m δ B A { Q α A , Q β B } = 2 ϵ α β ϵ A B Z ¯ { Q ¯ α ˙ A , Q ¯ β ˙ B } = 2 ϵ α ˙ β ˙ ϵ A B Z {\displaystyle {\begin{aligned}\{Q_{\alpha }^{A},{\bar {Q}}_{{\dot {\beta }}B}\}&=2\sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{m}P_{m}\delta _{B}^{A}\\\{Q_{\alpha }^{A},Q_{\beta }^{B}\}&=2\epsilon _{\alpha \beta }\epsilon ^{AB}{\bar {Z}}\\\{{\bar {Q}}_{{\dot {\alpha }}A},{\bar {Q}}_{{\dot {\beta }}B}\}&=-2\epsilon _{{\dot {\alpha }}{\dot {\beta }}}\epsilon _{AB}Z\\\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}\{Q_{\alpha }^{A},{\bar {Q}}_{{\dot {\beta }}B}\}&=2\sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{m}P_{m}\delta _{B}^{A}\\\{Q_{\alpha }^{A},Q_{\beta }^{B}\}&=2\epsilon _{\alpha \beta }\epsilon ^{AB}{\bar {Z}}\\\{{\bar {Q}}_{{\dot {\alpha }}A},{\bar {Q}}_{{\dot {\beta }}B}\}&=-2\epsilon _{{\dot {\alpha }}{\dot {\beta }}}\epsilon _{AB}Z\\\end{aligned}}}

ここに、: α β ˙ {\displaystyle \alpha {\dot {\beta }}} {\displaystyle \alpha {\dot {\beta }}} はローレンツ群のインデックスで、A, B は R-対称なインデックスである。

上の生成子の線型結合を次のように取る。

R α A = ξ 1 Q α A + ξ σ α β ˙ 0 Q ¯ β ˙ B T α A = ξ 1 Q α A ξ σ α β ˙ 0 Q ¯ β ˙ B {\displaystyle {\begin{aligned}R_{\alpha }^{A}&=\xi ^{-1}Q_{\alpha }^{A}+\xi \sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{0}{\bar {Q}}^{{\dot {\beta }}B}\\T_{\alpha }^{A}&=\xi ^{-1}Q_{\alpha }^{A}-\xi \sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{0}{\bar {Q}}^{{\dot {\beta }}B}\\\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}R_{\alpha }^{A}&=\xi ^{-1}Q_{\alpha }^{A}+\xi \sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{0}{\bar {Q}}^{{\dot {\beta }}B}\\T_{\alpha }^{A}&=\xi ^{-1}Q_{\alpha }^{A}-\xi \sigma _{\alpha {\dot {\beta }}}^{0}{\bar {Q}}^{{\dot {\beta }}B}\\\end{aligned}}}

4つの運動量 ( M , 0 , 0 , 0 ) {\displaystyle (M,0,0,0)} {\displaystyle (M,0,0,0)} を持つ状態 ψ を考える。次の作用素をこの状態へ適用すると、

( R 1 1 + ( R 1 1 ) ) 2 ψ = 4 ( M + R e ( Z ξ 2 ) ) ψ {\displaystyle {\begin{aligned}(R_{1}^{1}+(R_{1}^{1})^{\dagger })^{2}\psi &=4(M+Re(Z\xi ^{2}))\psi \\\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}(R_{1}^{1}+(R_{1}^{1})^{\dagger })^{2}\psi &=4(M+Re(Z\xi ^{2}))\psi \\\end{aligned}}}

を得る。

しかし、これはエルミート作用素の平方であるので、右辺の係数は、すべての ξ {\displaystyle \xi } {\displaystyle \xi } に対し、正である必要がある。

特に、このことから導かれる最も強い結果は、

M | Z | {\displaystyle {\begin{aligned}M\geq |Z|\\\end{aligned}}} {\displaystyle {\begin{aligned}M\geq |Z|\\\end{aligned}}}

である。

応用例

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  • 超対称性を持つブラックホールのエントロピーSupersymmetric black hole entropies[2]

参照項目

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参考文献

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  1. ^ Moore, Gregory, PiTP Lectures on BPS States and Wall-Crossing in d=4, N=2 Theories , http://www.physics.rutgers.edu/~gmoore/PiTP_July26_2010.pdf  
  2. ^ Strominger, A.; Vafa, C. (1996). "Microscopic origin of the Bekenstein-Hawking entropy". Physics Letters B 379 (1–4): 99. arXiv:hep-th/9601029. Bibcode1996PhLB..379...99S. doi:10.1016/0370-2693(96)00345-0. 

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