중력광자

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1. 개요

중력광자는 칼루차-클라인 이론에서 고차원 중력장의 성분 중 일부가 4차원에서 벡터 입자를 이룬 것을 말한다. 5차원 시공간을 4차원으로 축소하는 경우, 5차원 중력장은 4차원 계량 텐서(중력자), 중력광자, 라디온으로 분해될 수 있다. 고차원에서의 미분동형사상 게이지 대칭은 4차원에서 중력광자의 양-밀스 게이지 대칭으로 나타나며, 중력광자는 게이지 보손을 이룬다. 4차원 확장 초대칭 이론에서 중력자 초다중항은 중력자와 그래비티노 외에 벡터장과 스칼라장을 포함하며, 이 벡터장을 중력광자라고 한다. 확장 초대칭 중력광자는 칼루차-클라인 중력광자와 연관된다.

중력광자

일반 정보

이름	중력광자
유형	가설적인 기본 입자
상호 작용	중력
이론적 모델	켈루차-클라인 이론
반입자	자기 자신
발견 여부	미발견

이론적 특징

스핀	1
전하	0
질량	0 (무질량으로 추정)
상호작용 매개	중력

관련 입자

관련 입자	중력자 광자

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1. 개요
2. 칼루차-클라인 이론에서의 중력광자
- 2.1. 5차원 시공간에서의 중력광자
- 2.2. 미분동형사상과 양-밀스 이론
3. 확장 초대칭에서의 중력광자
- 3.1. 칼루차-클라인 축소화와의 연관성

2. 칼루차-클라인 이론에서의 중력광자

칼루차-클라인 이론에서 고차원 중력장 성분 중 일부는 4차원에서 벡터 입자로 나타나는데, 이를 중력광자라고 한다. 고차원에서의 미분동형사상 게이지 대칭은 4차원에서 중력광자의 양-밀스 게이지 대칭으로 나타나며, 이에 따라 중력광자는 게이지 보손을 이룬다.

2.1. 5차원 시공간에서의 중력광자

칼루차-클라인 이론에서는 일반적으로 고차원의 중력장 성분 중 일부가 4차원에서 벡터 입자를 이룬다. 이러한 입자들을 중력광자라고 한다.

예를 들어, 가장 간단하게 5차원 시공간을 4차원으로 축소하는 경우를 생각해 보자. 이 경우 5차원 중력장 $G_{MN}$ 을 다음과 같은 4차원 성분으로 분해할 수 있다.

: $G_{MN}=\begin{pmatrix}G_{\mu\nu}&G_{\mu4}\\G_{4\mu}&G_{44}\end{pmatrix}$

여기서 $M,N=0,1,2,3,4$ 이고, $\mu,\nu=0,1,2,3$ 이다. 즉, $G_{\mu\nu}$ 는 4차원 계량 텐서(중력자)이다. 또한, $G_{\mu4}=G_{4\mu}=A_\mu$ 는 4차원 벡터장을 이루는데, 이를 중력광자라고 한다. $G_{44}$ 는 간혹 라디온이라고 불리는 4차원 스칼라장을 이룬다.

고차원에서의 미분동형사상 게이지 대칭은 4차원에서 중력광자의 양-밀스 게이지 대칭으로 나타난다. 즉, 중력광자는 게이지 보손을 이룬다.

2.2. 미분동형사상과 양-밀스 이론

칼루차-클라인 이론에서 고차원의 미분동형사상 게이지 대칭은 4차원에서 중력광자의 양-밀스 게이지 대칭으로 나타난다. 따라서 중력광자는 게이지 보손을 이룬다.

3. 확장 초대칭에서의 중력광자

4차원 $\mathcal N=2$ 초중력 이론에서, 중력자 초다중항은 중력자와 그래비티노 외에 벡터장과 스칼라장을 포함한다. $\mathcal N=2$ 중력자 초다중항은 $\mathcal N=1$ 중력자 초다중항과 $\mathcal N=1$ 벡터 초다중항으로 이루어져 있으며, 이때 중력자 초다중항에 포함된 벡터장을 중력광자라고 한다.

3.1. 칼루차-클라인 축소화와의 연관성

4차원 확장 초대칭 이론은 대개 고차원 초대칭 이론을 칼루차-클라인 이론으로 축소화하여 얻을 수 있다. 이 경우 (확장 초대칭) 중력광자는 대개 칼루차-클라인 중력광자와 같다.