stringtranslate.com

Бранная космология

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.

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

  1. ^ «Сеанс D9 - Экспериментальные испытания гравитации ближнего действия» . Flux.aps.org .
  2. ^ 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.
  3. ^ 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.
  4. ^ 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.
  5. ^ 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ 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.
  11. ^ 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.
  12. ^ 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.
  13. ^ 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