Superstring！超对称化弦

（回到目录）

自然界中有两类粒子：费米子和玻色子。一个基本理论必须包含这两类粒子。当我们在弦的世界面理论中包含费米子的时候，我们就自动得到了眼泪新的对称性：超对称，这是一种把玻色子和费米子关联起来的对称性。费米子和玻色子在这种对称性下组合成超多重态（supermultiplets）。这就是为什么我们成为“超弦”的原因。

自洽的超弦的量子场论仅仅存在于10维时空中！否则该理论所描述的就不会自洽或者“反常”。在10维的时空中，这种不自洽会刚好抵消掉，也就是说理论无反常。但是我们的生活时空是4维的，而理论是10维的，这样就会有问题。但是，我们可以看到从10维到4维，我们会发现一些有趣的物理。

根据弱耦合微扰论，理论出现了5个不同的自洽的超弦理论： Type I SO(32), Type IIA, Type IIB, SO(32) Heterotic 和 E8 x E8 Heterotic。

	Type IIB	Type IIA	E8 x E8 Heterotic	SO(32) Heterotic	Type I SO(32)
String Type	Closed	Closed	Closed	Closed	Open (& closed)
10d Supersymmetry	N=2 (chiral)	N=2 (non-chiral)	N=1	N=1	N=1
10d Gauge groups	none	none	E8 x E8	SO(32)	SO(32)
D-branes	-1,1,3,5,7	0,2,4,6,8	none	none	1,5,9

• Type I SO(32):

该理论包含了开超弦。在10维时空中有1个超对称。开弦的端点上可以携带规范自由度，唯一的反常抵消把规范群限制为SO(32)。理论包含D-膜具有1，5，9空间维数。

• Type IIA:

这是闭超弦理论，在十维空间中具有两个超对称性。这两个超引力子在闭弦的世界面上是反方向移动的，并且在10维的洛仑兹群变换下有相反的手征性，因此这个理论是非手征的，没有规范群的。包含的D-膜具有0，2，4，6，8维空间。

• Type IIB:

这也是闭超弦理论，具有N=2的超对称。但是在10维的洛仑兹群变换下，两个引力子的超对称粒子具有同样的手征性，因此这是一个没有规范群的手征理论。包含的D-膜有-1，1，3，5，7空间维。

• SO(32) Heterotic:

这是闭弦，世界面场在世界面上沿一个方向移动的具有一个一个超对称，在反方向移动的没有超对称。也就是说在10维中有N=1的超对称。非超对称场对无质量的矢量玻色子有贡献，而其中的反常抵消要求一个SO(32)的规范对称性。

• E8 x E8 Heterotic:

除了规范群是E8 X E8以外，这个理论等同于SO(32) Heterotic弦，而E8 X E8是唯一的一个允许反常抵消的规范群。

我们看到Heterotic理论不包含D-膜。但是他们包含5-膜孤子。IIA和IIB理论不但包含D-膜也包含5-膜孤子。5-膜通常被称为"Neveu-Schwarz fivebrane"或"NS fivebrane"。

值得注意到的是，E8 x E8 Heterotic弦曾经被认为是描述超越标准模型的物理学的最具有前途的弦理论。这是1987年Gross, Harvey, Martinec, and Rohm发现的，在很长时间里，这被认为是描述我们的宇宙的弦理论。这是因为标准模型的SU(3) x SU(2) x U(1)规范群可以很好的被放入到E8规范群。E8规范群下的物质只能和引力相互作用，并有可能对天体物理学中的暗物质的问题提供一个答案。由于我们缺乏对弦论的很好的理解，因此对于问题诸如：超对称如何破缺，为什么标准模型只有只有三代粒子等问题都没有能够得到很好的解释。而这些问题是和紧致化相关的。我们现在所知道的是：弦论对于同一所有粒子相互作用，它包含所有的要素。对于同一理论，这也是仅有的正确的候选者。但是我们还不知道如何用这些要素来描述我们当前所观测的物理学。

（回到目录）