Kosmologia bran - Brane cosmology
Teoria strun |
---|
Obiekty podstawowe |
Perturbacyjna teoria |
|
Wyniki nieperturbacyjne |
Fenomenologia |
Matematyka |
Część serii na |
Kosmologia fizyczna |
---|
Brane cosmology odnosi się do różnych teorii w fizyce cząstek i kosmologii związane z teorią strun , teorii Superstring i M-teorii .
Otręby i luzem
Główną ideą jest to, że widzialny, trójwymiarowy wszechświat jest ograniczony do brany wewnątrz przestrzeni wyższego wymiaru , zwanej „masą” (znaną również jako „hiperprzestrzeń”). Jeśli dodatkowe wymiary są zwarte , to obserwowany wszechświat zawiera dodatkowy wymiar i wtedy nie ma sensu odnosić się do całości. W modelu zbiorczym przynajmniej niektóre dodatkowe wymiary są rozległe (prawdopodobnie nieskończone), a inne brany mogą przemieszczać się przez tę masę. Interakcje z masą i prawdopodobnie z innymi branami mogą wpływać na naszą branę, a tym samym wprowadzać efekty niespotykane w bardziej standardowych modelach kosmologicznych.
Dlaczego grawitacja jest słaba, a stała kosmologiczna mała?
Niektóre wersje kosmologii branowej, oparte na idei dużego dodatkowego wymiaru , mogą wyjaśnić słabość grawitacji w stosunku do innych fundamentalnych sił natury, rozwiązując w ten sposób problem hierarchii . Na branie elektromagnetyczne , słabe i silne siły jądrowe są zlokalizowane na branie, ale grawitacja nie ma takiego ograniczenia i rozchodzi się w pełnej czasoprzestrzeni, zwanej masą. Duża część grawitacyjnej siły przyciągania „przecieka” do masy. W konsekwencji siła grawitacji powinna wydawać się znacznie większa w małych (subatomowych lub przynajmniej submilimetrowych) skalach, gdzie „wyciekła” siła grawitacji. Obecnie prowadzone są różne eksperymenty, aby to przetestować. Rozszerzenie idei dużego dodatkowego wymiaru z supersymetrią w całości wydaje się być obiecujące w rozwiązaniu tak zwanego problemu stałej kosmologicznej .
Modele kosmologii branowej
Jedna z najwcześniejszych udokumentowanych prób zastosowania kosmologii bran jako części teorii konceptualnej pochodzi z 1983 roku.
Autorzy dyskutowali o możliwości, że Wszechświat ma wymiary, ale zwykłe cząstki są zamknięte w studni potencjału, która jest wąska w kierunkach przestrzennych i płaska w trzech innych, i zaproponowali konkretny model pięciowymiarowy.
W 1998/99 Merab Gogberashvili opublikował na arXiv szereg artykułów, w których wykazał, że jeśli Wszechświat jest uważany za cienką powłokę (matematyczny synonim „brany”) rozszerzającą się w 5-wymiarowej przestrzeni, to istnieje możliwość uzyskania jednej skali do teorii cząstek odpowiadającej 5-wymiarowej stałej kosmologicznej i grubości Wszechświata, a tym samym do rozwiązania problemu hierarchii . Gogberashvili wykazał również, że czterowymiarowość Wszechświata jest wynikiem wymogu stabilności występującego w matematyce, ponieważ dodatkowy składnik równań pola Einsteina dający rozwiązanie zamknięte dla pól materii pokrywa się z jednym z warunków stabilności.
W 1999 roku zaproponowano ściśle powiązane scenariusze Randalla-Sundruma , RS1 i RS2. (Patrz model Randalla-Sundruma dla nietechnicznego wyjaśnienia RS1). Te szczególne modele kosmologii branowej przyciągnęły znaczną uwagę. Na przykład powiązany model Chunga-Freeze'a, który ma zastosowanie w inżynierii metrycznej czasoprzestrzeni, został opracowany w 2000 roku.
Później pojawiły się propozycje pre-big bang , ekpirotyczne i cykliczne . Teoria ekpirotyczna stawia hipotezę, że początek obserwowalnego wszechświata nastąpił, gdy zderzyły się dwie równoległe brany.
Testy empiryczne
Jak dotąd nie zgłoszono żadnych eksperymentalnych ani obserwacyjnych dowodów na duże dodatkowe wymiary , zgodnie z wymogami modeli Randalla-Sundruma. Analiza wyników z Wielkiego Zderzacza Hadronów z grudnia 2010 r. poważnie ogranicza czarne dziury wytwarzane w teoriach z dużymi dodatkowymi wymiarami. Ostatnich wielu Messenger grawitacyjne zdarzenie fali GW170817 stosowano również umieścić słabe granice dużych dodatkowych wymiarach.
Zobacz też
Bibliografia
- ^ Sesja D9 - Eksperymentalne testy grawitacji krótkiego zasięgu.
- ^ Y. Aghababaie; CP Burgess; SL Parameśwaran; F. Quevedo (marzec 2004). „W kierunku naturalnie małej stałej kosmologicznej z błon w supergrawitacji 6-D”. Nukl. Fiz. B . 680 (1-3): 389-414. arXiv : hep-th/0304256 . Kod bib : 2004NuPhB.680..389A . doi : 10.1016/j.nuclphysb.2003.12.015 . S2CID 14612396 .
- ^ CP Burgess; Leo van Nierop (marzec 2013). „Technicznie naturalna stała kosmologiczna z supersymetrycznej reakcji wstecznej 6D Brane”. Fiz. Ciemny Uniw . 2 (1): 1-16. arXiv : 1108.0345 . Kod Bibcode : 2013PDU......2....1B . doi : 10.1016/j.dark.2012.10.001 . S2CID 92984489 .
- ^ CP Burgess; L. van Nieropa; S. Parameśwaran; A. Salvio; M. Williams (luty 2013). „Przypadkowe SUSY: Ulepszona supersymetria masowa z reakcji zwrotnej Brane” . JHEP . 2013 (2): 120. arXiv : 1210.5405 . Kod bib : 2013JHEP...02..120B . doi : 10.1007/JHEP02(2013)120 . S2CID 53667729 .
- ^ Rubakow, VA; Szaposznikow, ME (1983). „Czy żyjemy wewnątrz ściany domen?”. Fizyka Listy . B. 125 (2-3): 136-138. Kod Bibcode : 1983PhLB..125..136R . doi : 10.1016/0370-2693(83)91253-4 .
- ^ Gogberaszwili, M. (1998). „Problem hierarchii w modelu wszechświata powłoki”. International Journal of Modern Physics D . 11 (10): 1635–1638. arXiv : hep-ph/9812296 . doi : 10.1142/S0218271802002992 . S2CID 119339225 .
- ^ Gogberaszwili, M. (2000). „Nasz świat jako rozszerzająca się skorupa”. Litery Eurofizyki . 49 (3): 396–399. arXiv : hep-ph/9812365 . Kod Bib : 2000EL......49..396G . doi : 10.1209/epl/i2000-00162-1 . S2CID 38476733 .
- ^ Gogberaszwili, M. (1999). „Cztery wymiarowość w niezwartym modelu Kaluza-Klein”. Współczesna Fizyka Litery A . 14 (29): 2025–2031. arXiv : hep-ph/9904383 . Kod Bib : 1999MPLA...14.2025G . doi : 10.1142/S021773239900208X . S2CID 16923959 .
- ^ Chung Daniel JH; Freese, Katarzyna (25.08.2000). „Czy geodezja w dodatkowych wymiarach może rozwiązać problem horyzontu kosmologicznego?”. Przegląd fizyczny D . 62 (6): 063513. arXiv : hep-ph/9910235 . Kod bib : 2000PhRvD..62f3513C . doi : 10.1103/physrevd.62.063513 . ISSN 0556-2821 . S2CID 119511533 .
- ^ Musser, George; Minkel, JR (2002.02.11). „Wszechświat z recyklingu: rozbijające się brany i kosmiczne przyspieszenie mogą napędzać nieskończony cykl, w którym nasz wszechświat jest tylko fazą” . Scientific American Inc . Źródło 2008-05-03 .
- ^ Współpraca CMS (2011). „Szukaj mikroskopijnych podpisów czarnych dziur w Wielkim Zderzaczu Hadronów”. Fizyka Litery B . 697 (5): 434–453. arXiv : 1012.3375 . Kod Bibcode : 2011PhLB..697..434C . doi : 10.1016/j.physletb.2011.02.032 . S2CID 118488193 .
- ^ Luca Visinelli; Nadii Bolis; Słoneczny Vagnozzi (marzec 2018). „Dodatkowe wymiary w świecie otrębów w świetle GW170817”. Fiz. Rev D . 97 (6): 064039. arXiv : 1711.06628 . Kod bib : 2018PhRvD..97f4039V . doi : 10.1103/PhysRevD.97.064039 . S2CID 88504420 .
- ^ Freeland, Emilia (21.09.2018). „Polowanie na dodatkowe wymiary za pomocą fal grawitacyjnych” . Blog Centrum Fizyki Kosmocząstek Oskara Kleina.
Linki zewnętrzne
- Brax, Filip ; van de Brucka, Carsten (2003). „Kosmologia i Brane Worlds: przegląd”. Grawitacja klasyczna i kwantowa . 20 (9): R201–R232. arXiv : hep-th/0303095 . Kod Bibcode : 2003CQGra..20R.201B . doi : 10.1088/0264-9381/20/9/202 . S2CID 9623407 . – Kosmologiczne konsekwencje scenariusza branowego są analizowane w sposób pedagogiczny.
- Langlois, David (2003). „Kosmologia otrębowa: wprowadzenie”. Uzupełnienie o postępach fizyki teoretycznej . 148 : 181-212. arXiv : hep-th/0209261 . Kod Bib : 2002PThPS.148..181L . doi : 10.1143/PTPS.148.181 . S2CID 9751130 . – Te notatki (32 strony) zawierają wstępny przegląd kosmologii błonowej.
- Papantonopoulos, Eleftherios (2002). „Kosmologia otrębów”. Rozdroża kosmologiczne . Notatki do wykładów z fizyki. 592 . s. 458-477. arXiv : hep-th/0202044 . Kod bib : 2002LNP...592..458P . doi : 10.1007/3-540-48025-0_15 . Numer ISBN 978-3-540-43778-9. S2CID 3084654 .– Wykłady (24 strony) wygłoszone podczas Pierwszej Letniej Szkoły Kosmologii Egejskiej , Samos , wrzesień 2001.
- Kosmologia Brane na arxiv.org
- Skróty wymiarowe - dowód na sterylne neutrino; (sierpień 2007; Scientific American)