弦／M－理论中相关非微扰特性的研究

String/M-theory, in spite of its success in many aspects, still lacks its complete formulation of framework. The main obstacles are due to our lack of fully understanding of its non-perturbative properties and the related deep physical implications behind. In the proposed project, our main focus is to have a better understanding of U-duality of this theory and the decoupled non-gravitational non-perturbative Little String Theory (LST) from IIA and IIB NS5-branes and the low energy effective but yet UV-complete (2, 0) SCFT from M5 and IIA NS5. These theories are much simpler than the original string/M-theory yet have more or less the same non-perturbative nature, therefore are much easier to be studied and have better chance to be understood. The purpose of this study is to provide the basis and useful information for the establishment of the non-perturbative formulation framework of string/M-theory.

弦／M-理论完整的非微扰理论框架仍有待于建立，其主要困难是我们目前对其非微扰特性以及其后面的深刻物理内涵缺乏全面的了解。在本申请中，我们主要探讨的是弦／M-理论中U-对偶以及该理论中固有的非微扰动力学客体M5/NS5-膜的引力退偶理论Little String Theory (LST) 以及M5或IIA NS5-膜低能有效但 UV-complete (2, 0) SCFT，期待由这些非微扰特性以及这些简化的非引力、非微扰理论的研究帮助我们认识原始的弦／M-理论非微扰特性和内涵，为弦／M-理论完整理论框架的建立提供必要的基础和有用的信息。

本项目“弦/M-理论中相关非微扰特性的研究”原计划探讨U-对偶及弦/M理论中非微扰动力学客体M5/NS5膜的相关动力学。在获得资助过程中，申请人发现了TypeII弦理论中带世界体电磁场D-膜系统开弦对产生的增强效应。由于这一效应为检验弦理论和发现额外维提供了一种全新的可能（不需要紧致10维弦理论到4维)，更有迫切的研究意义，为此调整了原有研究内容，对非微扰D-膜系统开弦对产生的动力学开展了系统的研究。具体为：利用D-膜边界态表述首次系统地计算了II类弦中平行放置、有一定间距、带一般电磁场、两个维度相同和不同的两个D-膜间的相互作用振幅，分析了其为零、吸引、排斥的相关条件；利用Jacobi变换得到相应的开弦单圈振幅，发现其积分表示的被积函数当电磁场表现为电特性时，出现了无穷多单极点，对应为垂直膜即沿额外维方向的开弦对产生，当表现为磁特性时且膜间距小到一定值时，出现了开弦快子，表征系统的不稳定性。用解析延拓得到非微扰开弦对产生率一般公式，发现当电场和磁场张量不共享指标时，对应的产生率极大。对给定电场和磁场，D3膜系统（可视为我们生活的世界）产生率达到最大，提供了一种实验检验的可能性。我们对这种可能性做了进一步深入探讨，考察了一些具体系统，发现可以给出可探测的产生率。项目执行期间，这方面完成9篇论文，其中8篇发表；另外，我们还在M-理论矩阵表述膜动力学等方面发表了5篇论文。本项目执行期间共发表相关论文13篇。