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Rahn, Thorsten (2012): Heterotic target space dualities with line bundle cohomology. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit verschiedenen Aspekten und Techniken zur Konstruktion von String-Modellen. In diesem Kontext ist es nötig die Topologie von Calabi-Yau Mannigfaltigkeiten zu verstehen, da diese ausschlaggebend für die Nullmodenstruktur des entsprechenden Differenzialoperators und damit für das Teilchenspektrum der kompaktifizierten Niederenergietheorie ist. Für diejenigen Calabi-Yau Räume, die als Unterräume torischer Varietäten definiert werden, sind alle topologischen Größen in der Kohomololgie von Linienbündeln über der entsprechenden torischen Varietät verschlüsselt. Aus diesem Grund umfasst ein Teil dieser Dissertation die Entwicklung eines effizienten Algorithmus’ für ihre Berechnung. Nach der mathematischen Vorbereitung widmen wir uns der Herleitung und dem Beweis des auf diese Weise entstandenen mathematischen Theorems. Wir untersuchen zudem eine Verallgemeinerung auf Räume, die durch das Herausteilen einer Zn-Symmetrie konstruiert werden. Anschließend demonstrieren wir die zahlreichen Anwendungen dieser Methoden zur Konstruktion von String-Modellen. Außerdem finden wir einen Zusammenhang zwischen Kohomologiegruppen von Linienbündeln und getwisteten Sektoren von Landau-Ginzburg Modellen. Als nächstes nutzen wir die entwickelten Methoden um so genannte Zielraum Dualitäten zwischen heterotischen Modellen zu untersuchen. Diese Modelle weisen eine asymmetrische (0,2)-Weltflächensupersymmetrie auf und können über geeichte lineare Sigma-Modelle formuliert werden, in welchen sie eine Phasenstruktur ausbilden. Es lässt sich nun zeigen, dass die Phasenräume verschiedener physikalischer Modelle durch nicht-geometrische Phasen miteinander verbunden sind, was eine hochgradig nicht-triviale Dualität der entsprechenden Geometrien implizieren könnte. Unser Beitrag ist nun die Untersuchung der hierdurch verbundenen und daher potentiell dualen Modelle. Wir entwickeln ein Verfahren, welches die Konstruktion aller dualer Modelle zu einem beliebigen (0,2) Modell erlaubt und finden Evidenz dafür, dass es sich hierbei um eine echte Dualität und nicht bloß um einen Übergang verschiedener physikalischer Modelle ineinander handelt. In diesem Kontext untersuchen wir verschiedenste Szenarien, u.A. Modelle mit den Eichgruppen E6, SO(10) und SU(5), sowie mit Kompaktifizierungsräumen der Kodimension eins und zwei. In einer Untersuchung der Stringlandschaft werden dazu über 80.000 Räume auf diese Dualität untersucht.