Несколько теорий в физике элементарных частиц и космологии, связанных с теорией суперструн и М-теорией.
Космология бран относится к нескольким теориям в физике элементарных частиц и космологии , связанным с теорией струн , теорией суперструн и М-теорией .
Брана и балк
Основная идея заключается в том, что видимая трехмерная Вселенная ограничена браной внутри пространства более высоких измерений , называемого «балком» (также известным как «гиперпространство»). Если дополнительные измерения компактны , то наблюдаемая Вселенная содержит дополнительное измерение, и тогда никакая ссылка на балк неуместна. В объемной модели по крайней мере некоторые из дополнительных измерений обширны (возможно, бесконечны), и через этот объем могут перемещаться другие браны. Взаимодействия с балком и, возможно, с другими бранами могут влиять на нашу брану и, таким образом, приводить к эффектам, не наблюдаемым в более стандартных космологических моделях.
Почему гравитация слаба, а космологическая постоянная мала
Некоторые версии бранной космологии, основанные на идее большого дополнительного измерения , могут объяснить слабость гравитации по сравнению с другими фундаментальными силами природы, решая тем самым проблему иерархии . В картине браны электромагнитное , слабое и сильное ядерные силы локализованы на бране, но гравитация не имеет такого ограничения и распространяется по всему пространству-времени, называемому балком. Большая часть силы гравитационного притяжения «утекает» в объем. Как следствие, сила гравитации должна казаться значительно сильнее на малых (субатомных или, по крайней мере, субмиллиметровых) масштабах, где «утекла» меньшая гравитационная сила. В настоящее время проводятся различные эксперименты, чтобы проверить это. [1] Расширение идеи большого дополнительного измерения с помощью суперсимметрии в объеме кажется многообещающим для решения так называемой проблемы космологической постоянной . [2] [3] [4]
Модели космологии бран
Одна из самых ранних задокументированных попыток применить космологию бран как часть концептуальной теории датирована 1983 годом. [5]
Авторы обсудили возможность того, что Вселенная имеет размеры, но обычные частицы заключены в потенциальной яме, узкой в пространственных направлениях и плоской в трех других, и предложили конкретную пятимерную модель.![{\displaystyle (3+N)+1}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle N}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
В 1998/99 году Мераб Гогберашвили опубликовал на arXiv ряд статей, в которых показал, что если рассматривать Вселенную как тонкую оболочку (математический синоним «браны»), расширяющуюся в 5-мерном пространстве, то есть возможность получить одну масштаб для теории частиц, соответствующий 5-мерной космологической постоянной и толщине Вселенной, и, таким образом, решить проблему иерархии . [6] [7] Гогберашвили также показал, что четырехмерность Вселенной является результатом требования устойчивости, обнаруженного в математике, поскольку дополнительная компонента уравнений поля Эйнштейна , дающая ограниченное решение для полей материи , совпадает с одним из условий стабильность. [8]
В 1999 г. были предложены тесно связанные сценарии Рэндалла-Сундрама , RS1 и RS2. ( Нетехническое объяснение RS1 см. в модели Рэндалла – Сундрама ). Эти конкретные модели бранной космологии привлекли значительное внимание. Например, в 2000 году последовала соответствующая модель Чанга-Фриза, которая находит применение в инженерии метрики пространства-времени. [9]
Позже появились экпиротические и циклические предложения. Экпиротическая теория предполагает, что возникновение наблюдаемой Вселенной произошло в результате столкновения двух параллельных бран. [10]
Эмпирические тесты
На данный момент не сообщалось об экспериментальных или наблюдательных доказательствах больших дополнительных измерений , как того требуют модели Рэндалла-Сундрама. Анализ результатов Большого адронного коллайдера в декабре 2010 года серьезно ограничивает черные дыры, возникающие в теориях с большими дополнительными измерениями. [11] Недавнее событие гравитационной волны с несколькими посланниками GW170817 также использовалось для установления слабых ограничений на большие дополнительные измерения. [12] [13]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ «Сеанс D9 - Экспериментальные испытания гравитации ближнего действия» . Flux.aps.org .
- ^ Агабабайе, Ю.; Берджесс, CP; Парамесваран, СЛ; Кеведо, Ф. (март 2004 г.). «К естественно малой космологической постоянной из бран в 6-мерной супергравитации». Нукл. Физ. Б. 680 (1–3): 389–414. arXiv : hep-th/0304256 . Бибкод : 2004NuPhB.680..389A. doi :10.1016/j.nuclphysb.2003.12.015. S2CID 14612396.
- ^ Берджесс, CP; Лео ван Нироп (март 2013 г.). «Технически естественная космологическая константа из суперсимметричной обратной реакции 6D-браны». Физ. Темный Университет . 2 (1): 1–16. arXiv : 1108.0345 . Бибкод : 2013PDU.....2....1B. дои : 10.1016/j.dark.2012.10.001. S2CID 92984489.
- ^ П. Берджесс, К.; ван Ньероп, Л.; Парамесваран, С.; Сальвио, А.; Уильямс, М. (февраль 2013 г.). «Случайная SUSY: усиленная объемная суперсимметрия из-за обратной реакции бран». JHEP . 2013 (2): 120. arXiv : 1210.5405 . Бибкод : 2013JHEP...02..120B. doi : 10.1007/JHEP02(2013)120. S2CID 53667729.
- ^ Рубаков, В.А.; Шапошников М.Е. (1983). «Мы живем внутри доменной стены?». Письма по физике . Б. 125 (2–3): 136–138. Бибкод : 1983PhLB..125..136R. дои : 10.1016/0370-2693(83)91253-4.
- ^ Гогберашвили, М. (1998). «Проблема иерархии в модели вселенной оболочки». Международный журнал современной физики Д. 11 (10): 1635–1638. arXiv : hep-ph/9812296 . дои : 10.1142/S0218271802002992. S2CID 119339225.
- ^ Гогберашвили, М. (2000). «Наш мир как расширяющаяся оболочка». Письма по еврофизике . 49 (3): 396–399. arXiv : hep-ph/9812365 . Бибкод : 2000EL.....49..396G. doi : 10.1209/epl/i2000-00162-1. S2CID 38476733.
- ^ Гогберашвили, М. (1999). «Четырехмерность в некомпактной модели Калуцы – Клейна». Буквы по современной физике А. 14 (29): 2025–2031. arXiv : hep-ph/9904383 . Бибкод : 1999МПЛА...14.2025Г. дои : 10.1142/S021773239900208X. S2CID 16923959.
- ^ Чунг, Дэниел Дж. Х.; Фриз, Кэтрин (25 августа 2000 г.). «Может ли геодезия в дополнительных измерениях решить проблему космологического горизонта?». Физический обзор D . 62 (6): 063513. arXiv : hep-ph/9910235 . Бибкод : 2000PhRvD..62f3513C. doi :10.1103/physrevd.62.063513. ISSN 0556-2821. S2CID 119511533.
- ^ Массер, Джордж; Минкель, младший (11 февраля 2002 г.). «Переработанная Вселенная: разрушение бран и космическое ускорение могут привести к бесконечному циклу, в котором наша Вселенная является всего лишь фазой». Сайентифик Американ Инк . Проверено 3 мая 2008 г.
- ^ Хачатрян, В.; и другие. (2011). «Поиск микроскопических признаков черной дыры на Большом адронном коллайдере». Буквы по физике Б. 697 (5): 434–453. arXiv : 1012.3375 . Бибкод : 2011PhLB..697..434C. doi :10.1016/j.physletb.2011.02.032. S2CID 118488193.
- ^ Визинелли, Лука; Надя Болис; Санни Ваньоцци (март 2018 г.). «Дополнительные измерения мира бран в свете GW170817». Физ. Преподобный Д. 97 (6): 064039. arXiv : 1711.06628 . Бибкод : 2018PhRvD..97f4039V. doi : 10.1103/PhysRevD.97.064039. S2CID 88504420.
- ^ Фриланд, Эмили (21 сентября 2018 г.). «Охота на дополнительные измерения с помощью гравитационных волн». Блог Центра физики космических частиц Оскара Кляйна. Архивировано из оригинала 27 января 2021 г. Проверено 30 ноября 2018 г.
Внешние ссылки
- Космология бран на arxiv.org
- Бракс, Филипп; ван де Брук, Карстен (2003). «Космология и миры бран: обзор». Классическая и квантовая гравитация . 20 (9): Р201–Р232. arXiv : hep-th/0303095 . Бибкод : 2003CQGra..20R.201B. дои : 10.1088/0264-9381/20/9/202. S2CID 9623407.– В педагогической форме рассмотрены космологические последствия сценария мира бран.
- Пространственные ярлыки – свидетельства существования стерильного нейтрино; (август 2007 г.; Scientific American)
- Ланглуа, Дэвид (2003). «Космология бран: введение». Приложение «Прогресс теоретической физики» . 148 : 181–212. arXiv : hep-th/0209261 . Бибкод :2002ПТПС.148..181Л. дои : 10.1143/PTPS.148.181. S2CID 9751130.– Эти заметки (32 страницы) представляют собой вводный обзор космологии бран.
- Папантонопулос, Элефтериос (2002). «Брановая космология». Космологический перекресток . Конспект лекций по физике. Том. 592. стр. 458–477. arXiv : hep-th/0202044 . Бибкод : 2002LNP...592..458P. дои : 10.1007/3-540-48025-0_15. ISBN 978-3-540-43778-9. S2CID 3084654.– Лекции (24 страницы), прочитанные на Первой Эгейской летней школе по космологии, Самос , сентябрь 2001 г.