stringtranslate.com

Космология браны

Космология браны относится к нескольким теориям в физике элементарных частиц и космологии, связанным с теорией струн , теорией суперструн и М-теорией .

Брана и балк

Анимация, демонстрирующая множественные бранные вселенные в балке

Центральная идея заключается в том , что видимое, четырехмерное пространство-время ограничено браной внутри многомерного пространства , называемого «балком» (также известного как «гиперпространство»). Если дополнительные измерения компактны , то наблюдаемая вселенная содержит дополнительное измерение, и тогда никакая ссылка на балк не уместна. В модели балка по крайней мере некоторые из дополнительных измерений являются обширными (возможно, бесконечными), и другие браны могут двигаться через этот балк. Взаимодействия с балком и, возможно, с другими бранами могут влиять на нашу брану и, таким образом, вносить эффекты, не наблюдаемые 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, тем самым решая проблему иерархии . В бранной картине электромагнитная , слабая и сильная ядерная сила локализованы на бране, но гравитация не имеет таких ограничений и распространяется по всему пространству-времени, называемому балком. Большая часть гравитационной притягательной силы «просачивается» в балк. Как следствие, сила гравитации должна казаться значительно сильнее на малых (субатомных или, по крайней мере, субмиллиметровых) масштабах, где «просочилось» меньше гравитационной силы. В настоящее время проводятся различные эксперименты для проверки этого. [1] Расширения идеи большого дополнительного измерения с суперсимметрией в балке кажутся многообещающими в решении так называемой проблемы космологической постоянной . [2] [3] [4]

Модели бранной космологии

Одна из самых ранних задокументированных попыток применить бранную космологию как часть концептуальной теории датируется 1983 годом. [5]

Авторы обсудили возможность того, что Вселенная имеет измерения, но обычные частицы заключены в потенциальной яме, которая узка вдоль пространственных направлений и плоская вдоль трех других, и предложили конкретную пятимерную модель.

В 1998/99 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 существует возможность получить один 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, найденного в математике, поскольку дополнительная компонента уравнений поля Эйнштейна, дающая ограниченное решение для полей материи , совпадает с одним из условий устойчивости. [8]

В 1999 году были предложены тесно связанные сценарии Рэндалла-Сундрума , RS1 и RS2. (См. модель Рэндалла-Сундрума для нетехнического объяснения RS1). Эти конкретные модели бранной космологии привлекли значительное внимание. Например, связанная с ними модель Чанга-Фриза, которая имеет приложения для пространственно-временной метрической инженерии, последовала в 2000 году. [9]

Позже появились экпиротические и циклические предложения. Экпиротическая теория предполагает, что возникновение наблюдаемой вселенной произошло при столкновении двух параллельных бран. [10]

Эмпирические тесты

На данный момент не было получено никаких экспериментальных или наблюдательных доказательств больших дополнительных измерений , как того требуют модели Рэндалла-Сундрума. Анализ результатов Большого адронного коллайдера в декабре 2010 года жестко ограничивает черные дыры, созданные в теориях с большими дополнительными измерениями. [11] Недавнее событие гравитационной волны с несколькими мессенджерами GW170817 также использовалось для наложения слабых ограничений на большие дополнительные измерения. [12] [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Сессия D9 - Экспериментальные испытания гравитации на малых расстояниях". flux.aps.org .
  2. ^ Aghababaie, Y.; Burgess, CP; Parameswaran, SL; Quevedo, F. (март 2004 г.). «К естественно малой космологической константе из бран в 6-мерной супергравитации». Nucl. Phys. B . 680 (1–3): 389–414. arXiv : hep-th/0304256 . Bibcode :2004NuPhB.680..389A. doi :10.1016/j.nuclphysb.2003.12.015. S2CID  14612396.
  3. ^ Берджесс, CP; ван Нироп, Лео (март 2013 г.). «Технически естественная космологическая константа из суперсимметричной 6D-обратной реакции браны». Phys. Dark Univ . 2 (1): 1–16. arXiv : 1108.0345 . Bibcode : 2013PDU.....2....1B. doi : 10.1016/j.dark.2012.10.001. S2CID  92984489.
  4. ^ P. Burgess, C.; van Nierop, L.; Parameswaran, S.; Salvio, A.; Williams, M. (февраль 2013 г.). "Accidental SUSY: Enhanced Bulk Supersymmetry from Brane Back-reaction". JHEP . 2013 (2): 120. arXiv : 1210.5405 . Bibcode :2013JHEP...02..120B. doi :10.1007/JHEP02(2013)120. S2CID  53667729.
  5. ^ Рубаков, ВА; Шапошников, М.Е. (1983). «Мы живем внутри доменной стенки?». Physics Letters . B. 125 (2–3): 136–138. Bibcode :1983PhLB..125..136R. doi :10.1016/0370-2693(83)91253-4.
  6. ^ Гогберашвили, М. (1998). «Проблема иерархии в модели оболочек вселенной». International Journal of Modern Physics D . 11 (10): 1635–1638. arXiv : hep-ph/9812296 . doi :10.1142/S0218271802002992. S2CID  119339225.
  7. ^ Гогберашвили, М. (2000). «Наш мир как расширяющаяся оболочка». Europhysics Letters . 49 (3): 396–399. arXiv : hep-ph/9812365 . Bibcode : 2000EL.....49..396G. doi : 10.1209/epl/i2000-00162-1. S2CID  38476733.
  8. ^ Гогберашвили, М. (1999). «Четырехмерность в некомпактной модели Калуцы–Клейна». Modern Physics Letters A . 14 (29): 2025–2031. arXiv : hep-ph/9904383 . Bibcode :1999MPLA...14.2025G. doi :10.1142/S021773239900208X. S2CID  16923959.
  9. ^ Chung, Daniel JH; Freese, Katherine (2000-08-25). "Могут ли геодезические в дополнительных измерениях решить проблему космологического горизонта?". Physical Review D. 62 ( 6): 063513. arXiv : hep-ph/9910235 . Bibcode : 2000PhRvD..62f3513C. doi : 10.1103/physrevd.62.063513. ISSN  0556-2821. S2CID  119511533.
  10. ^ Массер, Джордж; Минкель, Дж. Р. (2002-02-11). «Переработанная Вселенная: сталкивающиеся браны и космическое ускорение могут стать источником бесконечного цикла, в котором наша Вселенная — всего лишь фаза». Scientific American Inc. Получено 03.05.2008 .
  11. ^ Хачатрян, В.; и др. (2011). «Поиск микроскопических признаков черной дыры на Большом адронном коллайдере». Physics Letters B. 697 ( 5): 434–453. arXiv : 1012.3375 . Bibcode : 2011PhLB..697..434C. doi : 10.1016/j.physletb.2011.02.032. S2CID  118488193.
  12. ^ Визинелли, Лука; Болис, Надя; Вагноцци, Санни (март 2018 г.). «Дополнительные измерения мира браны в свете GW170817». Phys. Rev. D. 97 ( 6): 064039. arXiv : 1711.06628 . Bibcode : 2018PhRvD..97f4039V. doi : 10.1103/PhysRevD.97.064039. S2CID  88504420.
  13. ^ Freeland, Emily (2018-09-21). "Охота за дополнительными измерениями с помощью гравитационных волн". Блог Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics. Архивировано из оригинала 2021-01-27 . Получено 2018-11-30 .

Внешние ссылки