Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Kaku_M._Vvedenie_v_teoriju_superstrun

.pdf
Скачиваний:
100
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
4.61 Mб
Скачать

Ш hi s. Мтттлмыё штитёи а нтщтжв Ттжлле$ы_

Ш

tyiomtyef шире

xwepm

щшттт

щшш

 

^

*= - об

- ifUftqMm м А <1 - i ^ m i m *

 

 

 

# = - о б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=/#*)>

fl

(I 4

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

=

 

* *f-Sy -

 

 

 

 

 

*U |1*)>,-

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fiff =

h d- f«h

ц = ^

 

 

 

 

 

 

 

(М.щ

fieifeMf

ммщ'м

 

щш

 

 

 

 

 

 

 

 

Aim

^fdnftPpAfl

fi

( f ,

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

t<f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Штящя

шфшй^

 

ш

р

ш ш

 

^

шш?

шш

трётяяъ

фшеры А и ф. тмт ж

 

 

 

 

we

 

ftmm

яршв

 

щушат

тшш

 

юртттжш

®ёшяят@р§§;

ш@ры#

та**®

йр\8вт

 

*

ящмятм

 

ттщятт

 

шрё.-

 

 

 

 

 

 

 

§

 

§:$:

 

tApmmmtmm

 

тщямтвры

 

 

 

§вш утшт язык дея вёеущт» пштъ

 

 

твртннрувмт

 

вд&шшт*

т^ртм-

ш

тёрмврит

еж

шщмй;

шёЧ№;

 

штёя

 

§тт

т

пр§т#шиж

 

 

мтраш: Шшм ё тшт §

 

тмпяёхётп

пшшщ

 

фёрмуям 0 ^ > ^

 

i.-ё: митшш

 

 

 

§¥ Ш да А- ИёШ^

iwm титтшмя ё шштмм ттшм

шяь

вёи

 

Urn

#

ёём

шёрш

щ

веять

 

§

«ш

 

яшрттн?

т ш§рт

ШчЕ*

ш ш

р

ш

жтрм;

 

 

i §

мвшт

ш ш

т&шъ

тяиш

 

§ j j . Рёрмтнт^ш тциллтюры

211

t&mm

шя

 

 

 

 

 

(Ш)

мы тлучим ттту&яшый тшщл

 

„ . f d X ^ i y ^ y f f f X ^ X ^ j — . . . ,

 

a mm,* мы тм&шм, что тражит

штшт птшу,

0 tmmptwm&ti

m&tm&Mm #

трмтитжж

ощиляторт.

футщттыт тшрирттт

т тж

промтуътаыя

0®% «доль тлтхн, тяучтм трвую momyw tmimym тплтуду,-

ДОЩЙ№ &№р&1&рМ№4

яшж

 

A, sffPtfiVoDVeD..,

ЗД.

(5.33)

Дяя «ычяёденяя мнотопетлевых шялй? уд р&шюит значение имеет

 

ш§ор

мла§р*шн.

Тшдтт

(2.9,5) потштш,

то

для

Яртжш

амплитуд

му%отм

в т я т а ж

т

 

 

е

де-

ревьями,-

та* т о т

» еущн^ети мшт шаорарт&ш

Однако $ еилу

(1Щ ф^^^рн^тташ деревья

ж

ттшя&Шяуш

£

зу%отми

Ш Ш Й Щ - так

4W нтмщт будут рмърт^р&итыя

т

mtM т те*

пот т яадвергнутея тщательному yetpatmmto. Та ж трудность втекает при nmmmmm теории Янга-Миллеа (то не удивительно,

тальку и теория

Миллеа,- И теория егрун являютея тяи&ро--

ттми).

 

 

 

му%т в tmimm

Сущеет Byet три ш ш р т я ш

еиоеоба

устранения

шдауда*. Водержх,

мшт

ввеети

операторы

яроектирования,

«вш образом устраняющие ду*и из гильбертова пространства, вдшо этот M&tm вееьма громтмт и чрезмерно труден для фер-- иишш нстель. 8о-втори*, мы мшт позволить ду*ам ФаддееваЯвШа распространяться Й сокращаться с Дуловыми состояниями, И®Шьзуя мстод 8RST й конформную теорию тля, мшт вычислить № высшие фермионные петлевые амплитуда. И в--трстьи*,- мм можем *^яьзовать калибровку светового tконуса,- что мм Й сделаем в

Шеищей гл&т.

 

 

тб&рй атутой тяабртт-Ю; то

тяте

ftpwmtn

тчтлеат.

Дуиввш

тятнт § бтымитчж тутеъ мшт

8 деяолй^йй^ м

моиу^йой

шлпбртм,

мм

т т ш шберт тттяь-

Jw «Шйшати^шу^ smimy

для

тшпт

линий

мптттгт-

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.3,4)

^JWiflt

тлшы

арвлупрвдть

чтття о

еущ^т^аийй

й^мсфмх

^ ^ й ^ ш й ^

трудаеетей йрй

ййложййй

to

уттт

для др^йз--

 

чй^ла

йй^шййх частиц б

отййом.

 

Наярйшр,-

^^

 

 

айалйТй^^^ йр^далжйй^ ёйёшййх ^ЧШЙ^Й^НТ

MI

212 Гл. 5. Многопетлевые амплитуды и пространства Тейхмюллера

импульсов для сохранения такой системы отсчета. Тщательный анал^ показывает, что мы всегда можем выбрать ее в случае, когда число внешних бозонных линий не превышает 26, а суперсимметричных линай не больше 10. Подход калибровки светового конуса не создаст при этом серьезных трудностей, поскольку всегда можно сделать лоренцев поворот вершинных функций к такой системе отсчета, что плюсовые компоненты импульсов будут ненулевыми. Калибровка светового конуса совместима с любыми значениями плюсовых компонент импульсов. Поэтому мы не будем далее обсуждать этот тонкий вопрос.)

К счастью, этот след легко вычислить, воспользовавшись формализмом когерентных состояний (2.6.18), (2.6.19), который мы применяли к древесной диаграмме:

tN

= f П dxt

dDpTr[V0(kl9

xJVolk^x»

x2)...

 

J i = i J

 

 

 

...V0(kN,xx,x2...xN)wLo 2 ] ,

 

(5.3.5)

где

 

 

 

 

w = xlx2...xN.

 

 

(5.3.6)

Этот след можно вычислить в явном виде методами когерентных состояний. Применим тождество

Tr(M) = -icPXe-^2 <Х\ MX}.

к

Тщательно подсчитав значение разных факторов, получим

AN = ^ p n d x t x ^ ' 2 T 9

i<jm= 1 1

U — W )

J

(5.3.7)

(5.3.8)

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

р, =

,

= П (1

- w-X

 

Cj, = Pj/P,-

 

(5.3.10)

 

 

 

n= 1

 

 

 

 

 

Мы можем также выполнить интегрирование по р:

 

 

К ,

П

, ( ^ Г "

П

 

| > « р

£ * Г

(5.3Л0

 

i = 1

 

V l n w /

[ < i < j < N

L

21nwJ

 

Собирая все вместе, получаем [13, 14]

 

 

 

А„ =

У е ( у | + 1

-

М

)

' f t f r 2 * П

 

(5-3-1®

где

о i=i

 

ъ г \

t < j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уР ,и =

w),

Vf = ln pf/ln w,

q = e2n2/tnw,

 

(5-3|3>

§ 5.3. Гармонические осцилляторы

213

а функция 0 здесь просто упорядочивает различные факторы v{ вдоль

^ественной оси.

Это есть окончательный результат для плоской однопетлевой зщплитуды. Обратите внимание на некоторые свойства, которыми он обладает. Перечислим их.

(1)Как и предсказывалось методом континуального интеграла, подынтегральное выражение является автоморфной функцией.

(2)Мера интегрирования легко вычисляется в подходе гармонических осцилляторов. (Ее вычисление несколько сложнее в подходе континуального интеграла.)

(3)Интеграл расходится при q = О, что соответствует стягиванию внутреннего отверстия к нулевому радиусу. Расходимость мягкая и может быть устранена добавлением к струнам их суперсимметричных партнеров.

Для ссылок в дальнейшем определим одновременно плоские (Р), неплоские (NP) и неориентируемые (NO) подынтегральные выражения:

,

ч

1-х

f\n2x\

 

"

{

f(l

- wnx)(l -

wn/x)\

/roi/i4

 

w) =

 

 

exp

 

 

 

П

 

 

 

 

 

(5.3.14)

Vnp(x, w) =

1+дс

 

f

ln

2x\

 

~

 

l-w'x

 

U ^

>,

(5.3.15)

fx

 

exp I —

 

I

П

<

 

(1-и>")2

2

 

 

 

 

V21nw/„

= 1

(.

 

 

 

 

J

 

.

ч

 

1-х

 

fln2x\

»

{(1

-(-w)"x)(l

- ( - w f / x \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.3.16)

Эти функции в свою очередь можно выразить в таком виде, что их связь с тэта-функциями Якоби станет более очевидной:

-2п .

00

f(l — 2#2ncos2ftv + а

 

Ъ(х, w) = Л^ s isinn nя v П

<

Г-

1 " ^-t

" Г ; ' *

}'

(5'ЗЛ7)

In q

n = 1L

 

(1 -q

 

in<?

„ =il

(1 — q )

)

Явны** образом выразив их через тэта-функции, получим

Ч>Р(х, w) = —2 я/exp 1п2х

21n w

~ ,'lnjc

ln w\

, 5 3 2 0 ,

 

Uib

т _/>•_SjJdwmwnmm атшпуШ и ярттуш^тш Тетмюшт^

to-#

2bw

in**

/ t o *

Татар*, щ д а ш дол^гаида ре^двдэт дая ждаешй однадеджод

т^тш^^шуш футтт, Смл, mm щжт дададашг^

§4тт

 

. у#т>

 

 

 

 

mm

Г№ &

<§Щ№Т@р ШИСТ» № й-УЛШ- ЗШГЩ

WW

 

шш жътттъ $

 

ш&ш щтчж и

W

т

ттште». Смм шжшш vm ж

 

 

imepsmmt*

 

ш ш тштю » гть

 

i w

mmm§¥<№ m

 

Ошшшяш

т.щтш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

^

dfyw~Zf{-w-г—))

/

Д i ^ m j j f "

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

\\m\W/ ,i<

 

 

 

- f

a m + t

^uv, Щ *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

(Фтщт

 

m § m

Л.- П р

ш »

таод,

мя тмш®

МШр

 

 

мшт

 

дащ»

 

г» ж>> щШ (т,

^т фадсг

iP

№ШШ№ OTtffS ^ д е г

Д№р1ГЙ>

 

 

# (Шрш^щда с Ш Ш М ! 3 М,

 

 

 

 

 

И^даш^е ^тог^щда

ътт ш ш <§&®mmwb- Заметят. w ®

вдеше

 

 

ГЖРГДО iP Р Ш й р )

дагрмаду

ШЙЙЙЙ^

Д Н И т

№№№:

 

 

№$Ж> №> M W W ЩрШ #

 

< т т ^гдешишу . Jfewetww^ ре^лотэт « ш т

ш т

 

 

ЙС Ш Ш Щ , £

 

ЙС Ш^Г^Ш^У jtptfft. Д Ш ^ Й *

mw^mmm-

vm&m

wm, т<$> . ш т т

м>

^гдедада

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ^

 

 

 

. .

 

 

.

 

 

л

в

л((^p„i V AIW^„i/'^.

 

 

$

 

Fw.mtmfm отичтт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—JL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

ftp, §.§..

 

тщ/f шж ШШж- Aw ШЖ

 

ШШ№

??№№.- U&wmy ш т^щюнртю»

 

 

 

 

шшщтшя

 

 

 

WW Ш

 

 

 

 

№ ж

тттт

^

еет шш

ij тшмш

т

 

щтшвтшшш

ящж

 

# щ

<ш?

 

 

т mm т ещвт.- §§ш¥:ь

шющрвшт ш :шт

 

 

Ш Jm h

№<9 т яте ттш ж

ш р р а д ш

 

ш *

ш т

 

штщруют

ттт,

& im

шт

ттшш,

 

? ш р >

у

ш ж

тттв§шт-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мм

 

яреяежт терь да?

ятжут &тт <$>§№№

шщтш;

 

 

 

Я

 

 

 

mm

Ь* i

У

 

 

 

 

 

 

т

»i

«J®* « Яад»» ww ймшжда ш ш ?

ш ШШШршичида

216 Гл. 5. Многопетлевые амплитуды и пространства Тейхмюллера

(1) Замкнутые струны из открытых струн

Одна из замечательных особенностей неплоской однопетлевой дцаг раммы-то, что у нее больше полюсов, чем их можно найти разло! жением по обычным каналам открытых струн [16]. Рассмотрев мно. житель

\dqq -3-(l/4)s

(5.3.29)

(где множитель (1/4)^ возникает из зависящей от импульсов части

подынтегрального выражения), мы находим, что имеются дополнительные полюсы при s/4= —2, 0, 2, 4, 6, ... , совпадающие с местонахождением полюсов сектора замкнутых струн. Тем самым сектор

открытых струн автоматически содержит в себе сектор замкнутых струн, Это легче всего продемонстрировать на примере дуальных диаграмм, представляя себе неплоскую диаграмму как цилиндр с двумя наборами внешних линий, которые могут вращаться, обходя вдоль верхнего или нижнего краев цилиндрической поверхности. Однако посредством факторизации мы можем разрезать цилиндрическую поверхность по горизонтали так, чтобы промежуточное состояние было замкнутой петлей. Тем самым замкнутая струна возникает как «связанное состояние» сектора открытых струн (см. рис. 5.6). Сектор замкнутых струн сам по себе является вполне унитарной теорией. Но сектор открытых струн сам по себе этим свойством не обладает. Мы видим, что

Рис. 5.6. Возникновение теории замкнутых струн из теории открытых стрУ11, Забавное свойство теории открытых струн состоит в том, что уже на однопетле-

вом уровне она содержит теорию замкнутых струн в качестве «связанного состояния». Непланарная диаграмма для открытых струн может быть растяну

так, что она превратится в цилиндр, который затем может быть разбит на Д цилиндра меньшего размера. Поэтому промежуточное состояние должно бы

замкнутой струной.

§ 5.3. Гармонические осцилляторы

217

яе открытых струн требует существования замкнутых струн ^честве промежуточных состояний; в противном случае теория не будет унитарной. В самом деле, как заметил Лавлейс [17], эта йе*елательная расходимость в комплексной плоскости для неплоской диаграммы фактически является разрезом (что было бы ужасно), но именно в 26-мерии она превращается в полюс. Действительно, это было первым указанием на то, что струнная модель непротиворечива лишь

в 26-мерном пространстве.

(2) Перенормировка угла наклона

Заметим, что расходимость плоской диаграммы возникает из интегралов вида

U

(53.30)

о Я

Эта

расходимость при q = 0 соответствует отверстию в диске,

стягивающемуся к нулю. Она возникает из-за того, что мы суммируем по бесконечному числу промежуточных состояний, распространяющихся во внутренности петли.

Но это не ультрафиолетовая расходимость, которую мы обычно связываем с фейнмановскими диаграммами. Для точечных частиц расходимости различных амплитуд возникают, когда мы деформируем локальную топологию конкретной диаграммы таким образом, что пропагатор стягивается в точку. Итак, расходимости фейнмановских диаграмм связаны с деформациями локальной топологии этих диаграмм.

В теории струн, однако, в силу конформной инвариантности мы не можем стянуть пропагатор в точку. Поэтому конформная инвариантность на мировой поверхности исключает ультрафиолетовые расходимости. Однако у нас по-прежнему остаются инфракрасные расходимости внутренних точек, стягивающихся к нулю.

Снова из конформной инвариантности следует, что мы всегда можем отобразить стягивающееся отверстие в дилатон или тахион, исчезающий

ввакуум. Мы всегда можем «отщипнуть» это стягивающееся отверстие

иизвлечь резонанс замкнутой струны с вакуумными квантовыми чисисчезающий в вакуум. Тем самым конформная инвариантность

Д&ет совершенно новую интерпретацию расходимостей струнной теории, ^а новая интерпретация связывает с каждой расходимостью состояние за*нутой струны, «отщипнутой» от этого отверстия. Указанное состояимеет нулевой импульс и соответствует тахионам для расходи- °стей порядка q~3 или дилатонам для расходимостей порядка q~l,

^езающим в вакуум (см. рис. 5.7).

После отщипывания стягивающегося отверстия и извлечения состоя- Мкнутой струны с обращающимся в нуль импульсом мы видим, j» оставшаяся диаграмма выглядит совсем как дерево без отверстия.

Ко»*' П о с л е извлечения вклада расходящегося полюса у нас останется е ч н о е Дерево. Это в свою очередь позволяет рассматривать расхо-

Рда.- §,1- йяцкякяиде MW?<S№- ® тм

да

 

mt

тш

№№&7Ш№ Щ ^ ^ ь у

 

 

 

т?т-

 

 

sowti&PFBys?

й 1

«

» ?ШЖ

АШ* мш*ш » л а ю ^

йриедот $ тфрщшж

 

 

 

Шрт

дщв&рук

f^., w<sm

т т ш

да

 

 

 

ж да

 

 

т ssspw тшш кшздш-

 

 

 

дашрвд

 

 

m^m$>f<s>

й р ^ щ .

тшт

FjRMH^

Реше <& '• Фш

 

 

 

 

 

 

ш ш ^

^ f e ^ f т я

тШШЯ&в Ш Ю

Д ^

Ш Р Г д а

Ш

m m ? ж&шъе» д а т ® ш е Я ^ ш ш № р ш д а ш ж

 

 

 

 

 

<®>

Шшш бтрргрут

 

 

 

 

шшшш

 

 

 

ШШЖ щ г ^ ш

 

да

Ш'

да^ш^с ттм*

 

 

 

Штш

 

mm

 

ттт $

 

 

мшт

» #

 

 

 

 

m m тщштт.,

 

 

ш р - т

^тршрщршу

ш

ж

^

 

Ш№№

 

 

Щ- Мм

 

 

 

 

 

ш>$ш &щт¥ш

 

 

J бщшяеяея зада

& шт

 

тешшу

»

 

? щ б ш

шшт да?},

 

 

 

д^дада^дада

 

 

 

ш w,

fflW*

^

§4. Одтшптш аттпуШ ете^щт

%^днттшвш АШМИГУШ cmfpeftwtt

ф&ттш ®тттжим тигрят* тя тщттж еушретруя шш-- ф®ртж,?№ тм и # фбфшлтт

I штш^ш Ш Щ№№ЩТ№

Ш у

( Ц

р ш ш

 

I® щтщт&тм, ад§>

^ ^ г р ш mwmmm

{Фтмтт

т ш

^ ^ ^ ш ^ ш ^ л р ш -

lepsmmiptm.

& ф & р т ж т е т ш ш т т т т ь

щттщшшт мт утшшя щт»,

 

ттт

^ mw®--

фт^тщш^ттм»

# ш р д а м

е щшш

£ ф^рдагё»--

К

б

ш

^

ш ш ,

даш

да

t f f a & m ш

ттшш^т

штт ^ ш ш #

^ р ^ ш в д ^ даш«й> # да

 

ш р ш бШлЩШШШ £

ттш,

 

Иеюшяут

фвфтжт

Ш,

ртжгш » рад .

М, #

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ О Д

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шзке ш

ш

м

 

= $ д а я метода i ^ j p p i i p ^ ш ш ш г ^

Ффттш

 

 

 

ф^щсйда?

 

 

 

«к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ~

 

 

 

 

 

-1

 

 

(C$44))

,

т ш

ж

#

р р ш ш - Й Щ Ш ^

 

§(S)

 

ш ш т я т

 

ffowmy

ш ш ^ - -

^ т ш я ш ? щ ж

 

 

яштм ^ д а я ^ » тш> д а г а ш д а -

7®*®-

® р^лвдоде

# тщт т.штт жет&тукт тр&т тш-

w

и

щтттт

тщтш,

мт

шщтт £

 

 

шщяшя

mmmwm

я ш м я ш я

дещщ^

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]