超弦/M-理论、粒子物理相关问题的研究

超弦/M-理论是量子引力的最有希望的候选者，如何将十维的超弦理论跟我们现实的四维世界联系起来，并且解决标准模型所存在的问题是超弦理论所要讨论的重要课题。本项目就是希望研究如何从超弦理论这一基本理论出发讨论粒子物理的相关问题。一方面是从弦论/规范对偶来研究粒子物理低能的强相互作用。根据弦论/规范对偶，超弦的弱耦合可以对应到场论中的强耦合。我们可以通过对弦论低能有效理论的超引力解的性质的研究得到强耦合场论的一些性质，从而可以对解决低能强相互作用的一些问题有所启发。另一方面研究如何自洽地从弦论的十维时空紧致化到我们现实的粒子物理可能存在的4维时空, 如flux compactification, nongeometric compactification等，从而试图对粒子物理中存在的某些问题给予一定程度解释。

本项目主要是关于场论、弦理论、粒子物理的相关问题的研究。主要的研究工作如下：..引力规范对偶是近年来由弦论发展出来的研究强耦合相互作用理论的一个有力工具。我们主要讨论在Sakai-Sugimoto模型中加入非局域的D0荷之后对此模型的修正。加入了非局域的D0荷的D4背景对应到场论中某算符具有非零期望值κ的某激发态。我们的讨论表明此时手征对称性的自发破缺仍然存在。讨论了此期望值对标量及矢量介子的粒子谱会的修正, 对Goldstone 粒子与矢量介子的相互作用的影响。对于此系统的重子激发，其尺度受κ影响，κ趋于某特定值时重子尺度趋于无穷，即重子不稳定。对于重子质量谱，我们发现重子之间的质量差对κ的依赖只表现一个整体的与不同重子性质无关的因子，且随κ增大单调下降，κ趋于某特定值时质量差为0，大于此值时质量为复数，重子不稳定，与前面解得到的结论一致。..对于Dp-D(p+4)膜与球形热库形成平衡态，可以通过设定边界条件使得两种荷可以分别处于正则系综或巨正则系综。我们讨论这样构成的不同系综下黑膜可以作为稳定相存在的条件。并且发现Dp荷和D(p+4)荷互相交换不影响相的结构。对于黑膜热力学的讨论有助于对弦论非微扰现象的理解。..近年来新发现了许多类粲夸克偶素的强子态，如何理解他们的质量谱是一个热门问题。我们通过对夸克模型引入强子圈的修正，提出了对3600-4100MeV的类粲夸克偶素的共振态的一个统一的描述方式。并且指出X(3872)可以看作被强子圈重整化的粲夸克偶素。我们还通过对Belle和BarBar的角分布实验数据分析，指出X(3915)和X(3930)可以是同一个粒子2++的粒子， 而 0++的2P激发态是一个宽共振。..弦理论紧化到四维时空时可能产生许多的quiver规范理论。我们研究了一类toric quiver规范理论的真空对应的模空间的性质，求出这些模空间的一些基本不变量，然后用统计的方法给出了取不同不变量值的真空的频率及百分比。此讨论加深了我们对这一类quiver 规范理论的真空的认识，为讨论从弦论紧化到四维的理论的真空性质提供参考。