Кіріспе

Вакуумдық күйлер кеңістігі
Кванттық өріс теориясында модульдер (модуль; дәлірек айтқанда модуль өрістері) термині кейде потенциалдық энергия функциясы үздіксіз ғаламдық минимумдар жиынтығына ие скалярлық өрістерді білдіру үшін қолданылады. Мұндай потенциалдық функциялар суперсимметриялық жүйелерде жиі кездеседі. "Модуль" термині математикадан (немесе нақтырақ айтқанда, модульдік кеңістік алгебралық геометриядан) алынған, онда ол "параметр" сөзімен мағынасы бірдей қолданылады. Модуль сөзі (неміс тілінде Moduln) алғаш рет 1857 жылы Бернхард Риманның "Theorie der Abel'schen Functionen" атты мақаласында пайда болды.

Кванттық өріс теориясындағы модульдік кеңістіктер

Кванттық өріс теорияларында, мүмкін болатын вакуумдар әдетте скалярлық өрістердің вакуумдық күту мәндерімен белгіленеді, себебі Лоренц инварианттығы кез келген жоғары спиндік өрістердің вакуумдық күту мәндерін нөлге теңетуге мәжбүрлейді. Бұл вакуумдық күту мәндері потенциалдық функцияның минимум болатын кез келген мәнді қабылдауы мүмкін. Осылайша, егер потенциалдық функцияда жаһандық минимумдардың үздіксіз отбасылары болса, кванттық өріс теориясы үшін вакуум кеңістігі көпқырлы (немесе орбифолд) болады, бұл әдетте вакуумдық көпқырлы деп аталады. Бұл көпқырлы жиі вакуумның модульдік кеңістігі немесе жай ғана модульдік кеңістік деп аталады. Модульдер термині сондай-ақ, ықтимал жіптік фондарды белгілейтін әртүрлі үздіксіз параметрлерді білдіру үшін қолданылады: дилатон өрісінің күту мәні, компактификациялық көпқырлының пішінін анықтайтын параметрлер (мысалы, радиус және күрделі құрылым) және т.б. Бұл параметрлер, жіптік теорияны төмен энергияда жақындататын кванттық өріс теориясында, массасыз скалярлық өрістердің вакуумдық күту мәндерімен көрсетіледі, бұл жоғарыда сипатталған қолданыспен байланыс жасайды. Жіптік теорияда "модульдік кеңістік" термині көбінесе барлық мүмкін жіптік фондар кеңістігін білдіру үшін қолданылады.

Суперсимметриялық гаузерлік теориялардың модульдік кеңістіктері

Жалпы кванттық өріс теорияларында, тіпті классикалық потенциалдық энергия мүмкін күтілетін мәндердің кең жиыны бойынша ең төменгі мәнге жеткен жағдайда да, кванттық түзетулер ескерілгеннен кейін, осы конфигурациялардың көбі энергияны азайтуын тоқтатады. Соның салдарынан кванттық теорияның вакуумдар жиыны классикалық теориямен салыстырғанда әлдеқайда кіші болады. Бірақ ерекше жағдайларда, қарастырылып отырған әртүрлі вакуумдар бір-бірімен симметрия арқылы байланысты болса, олардың энергия деңгейлерінің дәл дегенерацияланғаны қамтамасыз етіледі. Суперсимметриялық кванттық өріс теорияларында жағдай мүлдем өзгеше. Көбінесе, олар симметриямен байланыстырылмаған вакуумның кең модульдік кеңістіктеріне ие, мысалы, модульдік кеңістіктің әртүрлі нүктелерінде әртүрлі қоздырулардың массалары әртүрлі болуы мүмкін. Суперсимметриялық өлшеу теорияларының модульдік кеңістіктерін есептеу, суперсимметриялық емес теорияларға қарағанда көбінесе оңайырақ, себебі суперсимметрия кванттық түзетулер ескерілген жағдайда да модульдік кеңістіктің рұқсат етілген геометриясын шектейді.

4 өлшемді теориялардың рұқсат етілген модульдік кеңістіктері

Суперсимметрия неғұрлым көп болса, вакуум манифольдындағы шектеулер де соғұрлым күшті болады. Сондықтан, егер берілген N суперзаряд спині үшін шектеу пайда болса, онда ол N-нің барлық үлкен мәндері үшін де орындалады.

N=1 теориялар

Модульдік кеңістіктің геометриясына қатысты алғашқы шектеуді 1979 жылы Бруно Зумино тапты және "Суперсимметрия және Кэхлер көптүрлілігі" мақаласында жариялады. Ол N=1 теориясын 4 өлшемде жаһандық суперсимметриямен қарастырды. N=1 дегеніміз, суперсимметрия алгебрасының фермиондық компоненттерін жалғыз Майорана суперзарядына біріктіруге болады. Мұндай теориядағы жалғыз скалярлар – хиральды суперөрістердің кешенді скалярлары. Ол осы скалярлар үшін рұқсат етілген вакуумдық күту мәндерінің вакуумдық көбейтуі кешенді ғана емес, сонымен қатар Кэхлер көптүрлілігі екенін анықтады. Егер теорияға гравитация қосылса, яғни жергілікті суперсимметрия болса, онда пайда болған теория супергравитация теориясы деп аталады және модульдік кеңістіктің геометриясына қатысты шектеу күшейеді. Модульдік кеңістік тек Кэхлер ғана емес, сонымен қатар Кэхлер формасы интегралды кохомологияға көтерілуі керек. Мұндай көптүрліліктер Ходж көптүрліліктері деп аталады. Бірінші мысал 1979 жылы "Спонтандық симметрияның бұзылуы және супергравитациядағы Хиггс эффектісі (космологиялық тұрақтысыз)" мақаласында келтірілді, ал жалпы тұжырым 3 жылдан кейін "Кейбір супергравитация теорияларында Ньютон тұрақтысын кванттау" мақаласында жарияланды.

N=2 теориялар

Бір Дирак спинерлік суперзарядқа сәйкес келетін N = 2 суперсимметриясы бар кеңейтілген 4 өлшемді теорияларда шарттар күштірек. N=2 суперсимметрия алгебрасы скалярлары бар екі бейнелеуді қамтиды: күрделі скаляр бар векторлық мультиплет және екі күрделі скаляр бар гипермультиплет. Векторлық мультиплеттердің модульдік кеңістігі Куломб тармағы деп аталады, ал гипермультиплеттердің модульдік кеңістігі Хиггс тармағы деп аталады. Жалпы модульдік кеңістік жергілікті түрде осы екі тармақтың көбейтіндісі болып табылады, себебі қайта нормалау теоремалары әрқайсысының метрикасы басқа мультиплеттің өрістеріне тәуелсіз екенін көрсетеді. (Мысалы, Аргирес, Төрт өлшемді суперсимметриялық өріс теориясының бұрылмасыз динамикасы, 6–7 беттер, жергілікті көбейтінді құрылымы туралы толыққанды талқылау үшін.) Глобалды N=2 суперсимметрия жағдайында, яғни гравитация болмағанда, модульдік кеңістіктің Куломб тармағы арнайы Кэхлер көптігі болып табылады. Бұл шектеудің алғашқы мысалы 1984 жылы Бернард де Вит пен Антуан Ван Пройеннің «General Gauged N=2 Supergravity: Yang Mills Models» мақаласында келтірілген, ал негізгі геометрияның арнайы геометрия деп аталатын жалпы геометриялық сипаттамасын Эндрю Стромингер 1990 жылы «Маңызды геометрия» мақаласында ұсынды. Хиггс тармағы – Луис Альварес Гоум мен Дэниел Фридманның 1981 жылғы «Геометриялық құрылым және суперсимметриялық сигма-модельдегі ультракүлгін шектілігі» мақаласында көрсетілген гиперкэхлер көптігі. Гравитацияны қоссақ, суперсимметрия жергілікті болады. Онда N=1 жағдайындағыдай, арнайы Кэхлер Куломб тармағына сол Ходж шартын қосу қажет. Джонатан Баггер мен Эдвард Виттен 1982 жылғы «N=2 супергравитациясындағы материялық байланыстар» мақаласында бұл жағдайда Хиггс тармағы кватерниондық Кэхлер көптігі болуы керек екенін көрсетті.

N>2 Суперсимметрия

N>2 кеңейтілген супергравитацияларда модульдік кеңістік әрқашан симметриялық кеңістік болып табылуы тиіс.