红外一致性与弱引力猜想

弱引力猜想（WGC）断言，与引力耦合的阿贝尔规范理论必须包含一个电荷为$q$、质量为$m$的粒子，使得$q \geq m/m_{\rm Pl}$。所有已知的紫外完备都满足这一准则，并且需要避免来自稳定黑洞残余的病理。在本文中，我们从低能有效场论的角度探索WGC。在带电粒子阈值以下，有效作用量描述光子和引力子通过高维算符相互作用。我们利用i) 光-光散射的解析性，ii) 任意紫外完备动力学的幺正性，以及iii) 某些非平凡背景中无超光速和因果性破坏，推导出有效作用量参数的红外一致性条件。为方便起见，我们首先在三维时空进行分析，其中引力是非动力学的，但对光子-光子相互作用有物理影响。然后我们考虑四维情况，其中传播的引力使我们的所有论证变得复杂，但仍然可以导出界限。有效作用量中的算符来自两类图：涉及电磁相互作用的图（由荷质比$q/m$参数化）和不涉及电磁相互作用的图（由系数$\gamma$参数化）。红外一致性意味着对于小的$\gamma$，$q/m$有下界。