Revista de Investigacin de Fsica. Vol. 9 N 1 (2006) 31-35

E-mail: fvillegass@unmsm.edu.pe

ISSN 1605-7744

LOCALIZACION DE P-BRANAS EN SUPERGRAVEDAD Y TEORIA-M

Fulgencio Villegas Silva a

a Departamento de Fsica Atmica y Nuclear, Facultad de Ciencias Fsicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos.

Ciudad Universitaria Av. Venezuela Cuadra 34. Apartado. Postal 14-0149, Lima 14, Per.

Resumen

Se analizan los resultados recientes referentes a una clase especial de soluciones tipo p-branas a la teora de

supergravedad en once y diez dimensiones. Se discute la no localizacin y localizacin de las intersecciones de

las p-branas. Se presenta el nuevo mecanismo de ennegrecimiento de branas localizadas.

Palabras claves: P-branas, Supercuerdas, Supergravedad, Dimensiones extra.

Abstract

Recent results concerning a special class of p-brane solutions in eleven-dimensional and ten-dimensional

supergravities are reviewed. Delocalised as well as localized intersections of p-branes are discussed. The new

mechanism of Blackening localized branes is presented.

Keywords: P-branes, Superstring, Supergravity, Extra dimensions.

1. Introduccin

Las soluciones tipo p-branas a la teora de la

supergravedad son relevantes para diferentes

aspectos de la teora de supercuerdas, relatividad

general y teoras de gauge supersimtricas. Las

p-branas son una manifestacin de baja energa

de la teora de cuerdas no-perturbativa [1].Es

determinante el rol especial que cumple el

estudio de las p-branas en el reciente desarrollo

de la teora de cuerdas. Las p-branas se

establecen como soluciones de la teora de

supergravedad y pueden ser investigadas por

mtodos clsicos, ellas proporcionan un camino

para obtener informacin no-perturbativa acerca

de la teora cuntica de cuerdas va clculos

clsicos. Las p-branas tambin son importantes

por la existencia de dualidades que conectan las

diferentes teoras de supercuerdas y apoyan la

conjetura de que los cinco tipos de supercuerdas

conocidas son puntos diferentes de una nica

teora llamada teora-M [2].

Podran inspeccionarse fiablemente las

dualidades en el nivel clsico y las diferentes

conexiones entre p-branas las cuales

proporcionan las herramientas necesarias para

ello. Es difcil de sobrestimar el papel de las p-

branas en la fsica del agujero negro. Uno de los

recientes logros ms importantes aqu es una

interpretacin microscpica de la entropa de los

agujeros negros [3]. Los agujeros negros son

considerados como configuraciones de branas

envueltas y teniendo en cuenta los micros

estados de las branas permite derivar la frmula

de Bekenstein-Hawking. Recientemente una

nueva aplicacin de las p-branas fue encontrada.

Ello pareca ser importante para la interpretacin

de resultados no-perturbativos en teoras gauge

supersimtricas va la teora-M [4]. De esta

manera los aspectos diferentes de la dinmica

no-perturbativa tienen una explicacin

geomtrica clara en lo que se refiere a las

configuraciones de las branas.

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2. Soluciones tipo p-branas

Considerando las p-branas en supergravedad con

once dimensiones. El sector bosnico de esta

teora consiste de una mtrica y un potencial 3-

forma. La parte correspondiente a la accin es

[5]

1 1 21 1 1( ) .

2 2 .4 ! 1 2M N P Q

S d x G R F A F F

(1)

Las p-branas son soluciones puramente

bosonicas, as el sector ferminico de la teora

no es importante en este trabajo. La

supergravedad en once dimensiones admite dos

soluciones bsicas, las cuales corresponden a la

M2-brana y a la M5-brana de la teora-M. La

solucin M2-brana tiene la siguiente forma [6]

2 1 / 3 1 2 2 2 2 2

1 2 1 8( ( ) ( ... )) ,d s H H d t d y d y d x d x

(2)

1 2 1 2

1,

ty y ty yA H

(3)

donde H es la funcin Harmnica, la cual

depende de x-coordenadas

61 , .

QH r r

r (4)

Esta solucin describe una sola membrana con

un volumen-mundo orientado a lo largo de t, y1,

y2 y localizada en el punto r=0 en el espacio

transversal. La M2-brana transporta la carga 4-

forma elctrica la cual es definida como la

integral e la dual 7-forma alrededor a una 7-

esfera que rodea la brana. La M2-brana es un

estado BPS, preserva de la supersimetra

inicial. Una importante solucin de la

supergravedad en once dimensiones es la M5-

brana [7]

2 2 / 3 1 2 2 2 2 2

1 5 1 5( ( ... ) ( ... )) ,d s H H d t d y d y d x d x

(5)

1 4 1 5 5... ... 6

, 1 .Q

F H Hr

(6)

La M5-brana transporta caga 4-forma magntica

la cual es obtenida por integracin de F

alrededor de una 4-esfera que rodea la M5-brana.

La M2-brana y la M5-brana tambin preservan

un medio de la supersimetra. A veces se dice

que una solucin brana cuya funcin armnica

es independiente de varias coordenadas

transversales es no-localizada. Esto significa que uno no puede determinar la posicin de la

brana en algunas direcciones, Aparece la

incertidumbre en la localizacin.

3. Interseccin de branas

Las soluciones presentadas son los bloques para

las construcciones de configuraciones ms

complicadas que corresponden a intersecciones

de branas. Como un ejemplo de interseccin no

localizada se puede considerar una configuracin

(3 5 , 5 )M M de dos M5-branas intersecndose

en una 3-brana [8,9].

2 2 / 3 2 / 3 1 1 2 2 2 2

1 2 1 2 1 2 3

1 2 2 1 2 2

1 1 2 2 1 2

( ) ( ) ( ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ) ,

d s H x H x H x H x d t d u d u d u

H x d y d y H x d z d z d x d x

(7)

1 2 1 21 2( ) , ( )

z z y yF H x F H x

(8)

La primera brana es localizada en la direccin t,

u, y, la segunda en la direccin t, u, z. Las

coordenadas y, z son llamadas transversas

relativas. La importancia de esta solucin es que

la funcin armnica H1(x) y H2(x) depende del

conjunto de coordenadas transversales las cuales

son ortogonales a ambas branas. Significa que

cada brana no es localizada en las direcciones

transversales relativas. Excepto esta

configuracin existe otro par de intersecciones

no localizadas que involucran M2-brana y M5-

brana, como son [9,10]

( 0 2 , 2 )M M Intersecndose en un punto,

(1 2 , 5 )M M M2-brana interseca a M5-brana a

lo largo de 1-brana.

Notar que la interseccin de branas es controlada

por la regla general de interseccin [9,10]. Esta

regla de interseccin es consistente con las

dualidades [11]. Ahora analizar las

intersecciones localizadas de M-branas. Existen

slo dos configuraciones de este tipo. Uno de

ellos describe dos M5-branas que se intersecan

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en una cuerda (1 5 , 5 )M M , la otra puede

obtenerse agregando la tercera M2 - brana

(1 5 , 5 , 2 )M M M . El elemento de la lnea y las

componentes non-triviales de la forma

diferencial para localizar la interseccin de la

M5-brana es

2 2 / 3 2 / 3 1 1 2 2

1 2 1 2

1 2 1 2 2

1 2

( ) ( ) ( ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ) ,

d s H y H x H y H x d t d u

H y d x H x d y d

(9)

1 2( ) , ( ) .

i k l i k l n n i k l i k l n my y y y y y y y x x x x x x x x

F H y F H x

(10)

Esta solucin describe la M5-brana la cual es

orientada a lo largo de las direcciones t, u, y e

interfecta a la otra M5-brana localizada en la

direccin t, u, x. Hay una diferencia importante

entre estas soluciones y aquellas ya discutidas:

Las funciones armnicas son ahora

independientes del conjunto de direcciones

transversales y solamente dependen de las

direcciones transversales relativas. Esto es, la

M5-brana se localiza ahora entre las direcciones

tangentes de la otra M5 -brana pero es no

localizada en la direccin transversa global que

los separa. Notar que esta es tambin la

diferencia en las reglas de interseccin entre

intersecciones no localizadas y localizadas de M-

branas [12,13,14].

4. Proceso de ennegrecimiento de branas

Todas las soluciones discutidas anteriormente

son BPS-saturadas. Adems de ello uno puede

considerar soluciones no-extremales que pueden

interpretarse como las deformaciones de las

extremales. El procedimiento para obtener

soluciones no extremales de las extremales se

denomina proceso de ennegrecimiento. En el caso de una brana o no localizacin de la

interseccin de branas este procedimiento

consiste en reemplazar en el espacio transversal

global D-dimensional de los elementos de lnea

as como en la parte temporal de el [15, 16]

1 2 2

1 ,( )

Dd x d x f r d r r d

(11)

2 2

( ) ,d t f r d t (12)

donde

2( ) 1 .

Df r

r

(13)

1 .AQ

(14)

Como un ejemplo presentamos la interseccin de

una M5-brana no extremal obtenida de esta

manera

2 2 / 3 2 / 3 1 1 2 2 2 2

1 2 1 2 1 2 3

1 2 2 1 2 2 1 2 2

1 1 2 2 1 2 2

( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ( ) )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ,

d s H x H x H x H x f r d t d u d u d u

H x d y d y H x d z d z f r d r r d

(15)

Notar que en lmite 0 se consigue la

configuracin extremal discutida. Otro lmite

0Q da un anlogo multidimensional de la

solucin de Schwarzschild. Desafortunadamente

este procedimiento no trabaja propiamente para

las intersecciones localizadas de branas. Esta

aplicacin no extremiza solamente una brana,

sino ambas. Se necesita otra aproximacin que

sea una generalizacin de este mtodo. Fue

propuesto [14] que el nuevo procedimiento de

ennegrecimiento sea basado en deformaciones que en el lmite del vaco no den la solucin de

Schwarzschild pero den soluciones ms

complicadas. Este procedimiento se aplic a la

interseccin localizada de M5-branas

presentando la configuracin siguiente

2 2 / 3 2 / 3 1 1 2 2 1 1 / 3 1 2 2

3

1 1 / 3 1 2 2 2 / 3 2

3

( ( ) ( )

( ) ) ,

x y x y x y y x x x x

x x y y y x

d s H H H H f f d t d u H f f d r r d

H f f d r r d f d

(16)

2 2 2 21 , 1 , 1 , 1 .

y yx x

x y x y

x y x y

QQH H f f

r r r r

(17)

El lmite , 0x y

se retorna a la

configuracin extrema al anterior, el lmite

, 0x y

Q Q lleva a la nueva solucin en el vaco

de la supergravitacin en once-dimensiones que

difiere de la solucin de Schwarzschild.

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5. Supergravedad IIA

Ahora se discute brevemente el tipo de

supergravedad IIA. La accin de la

supergravedad tipo IIA en diez dimensiones se

obtiene por reduccin dimensional en un crculo

de supergravedad en once-dimensiones.

1 0 2 2

3

3

2 ' 22 2

2 4

1 1 1( ( ) )

2 2 2 .3 !

1 1) ( ) ( ) ,

2 .2 ! 2 .4 !

S d x G R e F

e F e F C h e r n S im o n s fe r m io n e s

(18)

'

4 3 1 3.F d A A F (19)

La parte bosnica de la accin contiene los

campos que vienen de los sectores NS-NS y R-

R de la supercuerda. El dilatn, la mtrica GMN y

la 2-forma A2 son campos NS-NS, la 1-forma A1

y 3-forma A3 son campos R-R. Los objetos

multidimensionales que conducen cagas R-R son

llamados D-branas. Tambin se tiene NS-branas

las cuales conducen cargas NS. De acuerdo con

el campo contenido tenemos las siguientes

branas

NS-Brana: NS1 (cuerda fundamental),

NS% (5-brana solitnica)

D-branas : D0, D2, D4, D6.

As como en el caso de M-branas se construye

las configuraciones de interseccin de estas

branas as tambin se puede considerar las

deformaciones no extremales de ellas. Se

presenta como ejemplo la configuracin

localizada de dos NS5-branas no extremales

intersecndose en una cuerda [14]

2 3 / 4 3 / 4 1 1 3 / 4 2 2 1 1 / 4 1 2 2

3

1 1 / 4 1 2 2

3

( ( ) ( )

( )) ,

x y x y x x y y x x x x

x x y y y

d s H H H H f f f d t d u H f f d r r d

H f f d r r d

(20)

1 / 2 1 / 2 1 / 2

x y xe H H f

(21)

2 2 2 21 , 1 , 1 , 1 .

y yx x

x y x y

x y x y

QQH H f f

r r r r

(22)

6. Conclusiones

En la conclusin, se ha discutido algunos

problemas y preguntas abiertas acerca de las

soluciones tipo p-branas en varias

supergravedades. Se localiz la interseccin de

tres branas extremales (M5, M5 y M2 por

ejemplo). Sin embargo en el caso de branas no-

extremales se mostr un par de intersecciones

localizadas. Es interesante notar que es posible

agregar una tercer brana non-extremal que se

localiza en las direcciones transversales relativas.

Uno de los problemas no resuelto es el de

determinar soluciones a la supergravedad que

representen branas que terminen en otras branas

[4]. La importancia de tales soluciones es

determinada por la posibilidad de interpretar

algunos resultados en teoras gauge

supersimtricas va p-branas. Podra ser que

estudiando estas configuraciones nos llevarn a

entender ms profundamente el fenmeno no-

perturbativo en la teora de campos

supersimtrica as como en la no-supersimtrica

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