[科普中國]-脹子

在粒子物理學(xué)中，脹子（英語：Dilaton）是額外維度理論中當(dāng)允許緊致化的維度的體積變化時(shí)出現(xiàn)的一種假想粒子。它所出現(xiàn)的形式，例如作為卡魯扎-克萊因理論中緊致化的維度中的引力標(biāo)量子。它是一個(gè)總是伴隨著重力的標(biāo)量場Φ的粒子。作為比較，在布蘭斯迪克配方中的廣義相對論、萬有引力常數(shù)或等價(jià)（通過自然單位）中，普朗克質(zhì)量是常數(shù)。如果代替這個(gè)常數(shù)、標(biāo)量場和使用的動力學(xué)場，則與引力所對應(yīng)的由此產(chǎn)生的粒子是脹子。

詳解在卡魯扎-克萊因理論中，在降維之后，有效的普朗克質(zhì)量隨著被壓縮的空間的體積的一些能量而變化。這就是為什么在低維空間有效理論中體積變化可以產(chǎn)生脹子1。

雖然弦理論自然地結(jié)合了卡魯扎-克萊因理論（首先引入了脹子），但是第一型弦理論，第二型弦理論和雜交弦理論等攝動弦理論在10維空間里已經(jīng)包含了最大數(shù)量的脹子。然而，另一方面，11維度的M-理論在其頻譜中不包括脹子，除非維度是緊致化的。事實(shí)上，第二型弦理論中的脹子實(shí)際上是在一個(gè)圈上緊致化的M-理論中的引力標(biāo)量子，而E8 × E8弦理論中的脹子是Ho?ava-Witten模型的引力標(biāo)量子。（關(guān)于脹子的M-理論起源的更多內(nèi)容，見）。

在弦理論中，在世界面CFT（二維共形場理論）中也有一個(gè)脹子。其真空期望值的指數(shù)確定耦合常數(shù)g，為緊湊的世界面通過高斯-博內(nèi)定理和歐拉示性數(shù)χ = 2 ? 2g作為∫R = 2πχ，其中g(shù)是對手柄數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的屬性，因此由特定世界面描述環(huán)或弦交互的數(shù)量。

因此，耦合常數(shù)是弦理論中的動力學(xué)變量，與量子場論中的常數(shù)不同。只要超對稱是不間斷的，這樣的標(biāo)量場可以取任意值（它們是模數(shù)）。然而，超對稱破缺通常會為標(biāo)量場產(chǎn)生一個(gè)勢能，并且標(biāo)量場定位在一個(gè)最小值附近，在弦理論中其位置在原則上可以計(jì)算。

脹子類似于布蘭斯 - 迪克標(biāo)量，有效的普朗克長度取決于弦的尺度和脹子場。

在超對稱中，脹子的超對稱粒子稱為脹微子（dilatino），脹子與軸子結(jié)合形成復(fù)雜的標(biāo)量場。

脹子作用量脹子重力的作用量是：

這比真空中的布蘭斯 - 迪克理論更為普遍，因?yàn)橛忻涀觿菽堋?/p>

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

劉軍 - 副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所