Suuret lisämitat

Suuret ylimääräiset dimensiot , ADD , LED - alkeisfysiikan teorioiden yhteisnimitys, joka viittaa siihen, että Standardimallin neliulotteinen aika -avaruus sijaitsee braanilla, joka on upotettu moniulotteiseen tilaan, joka sisältää lisäksi neliulotteinen aika-avaruus, suuret tai äärettömät ylimääräiset ulottuvuudet. Sähkömagneettiset , vahvat ja heikot voimat toimivat tämän braanin neljässä ulottuvuudessa, ja gravitonit voivat lisäksi levitä ylimääräisten ulottuvuuksien kautta. Oletetaan, että tällaisten teorioiden perusteella on mahdollista löytää ratkaisu useisiin fyysisiin ongelmiin: hierarkian ongelmaan , kosmologisen vakion ongelmaan jne. [1] [2] [3] Idean suurista lisämitoista esittivät Nima Arcani-Hamed, Savas Dimopoulos ja Jia Dvali vuonna 1998. [4] [5] Oletetaan, että gravitonien emission ylimääräisiin mittoihin mahdollistaa suurten lisämittojen teorian kokeellisen testauksen nykyaikaisilla kiihdyttimillä TeV:n suuruisilla törmäysenergioilla. [1] [6] Yksi tapa testata teoriaa on törmätä kaksi protonia Large Hadron Colliderissa tai elektroni ja positroni elektronikiihdyttimessä, jolloin törmäys tuottaa gravitonin , joka voidaan säteillä ylimääräisiin ulottuvuuksiin. havaittavan energian ja poikittaisen liikemäärän vähenemisessä. [1] Toistaiseksi Large Hadron Collider -kokeet eivät ole löytäneet tällaista vaikutusta. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Hierarkiaongelma

Perinteisesti teoreettisessa fysiikassa Planck-energia on suurin energia, ja kaikki energiat mitataan Planck-energian murto-osina. Gravitaatioenergian, sähköheikon vuorovaikutuksen ja Planckin energian välillä on suuri kuilu ( hierarkiaongelma ). [1] Suurten lisämittojen teorioissa perusparametri ei ole Planckin massa, vaan moniulotteisen gravitaatiovuorovaikutuksen massaasteikko, joka voi olla paljon pienempi kuin Planckin massa [1] Jos gravitaatiovuorovaikutuksen perusmittakaava on lähellä sähköheikon vuorovaikutuksen mittakaavaa, kvanttigravitaation perustavanlaatuisen teorian verifiointi, kuten merkkijonoteoria , voidaan toteuttaa törmäyskoneissa, kuten Tevatronissa tai LHC :ssä . [13] [14] [12] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]

Suurten lisämittojen teoria tarjoaa vaihtoehtoisen selityksen vakiomallissa hyväksytyn neutriinomassan heilahdusmekanismille . [23] [24] [25] [26]

Protonien hajoaminen

Vakava ongelma suurten ylimittojen teorioissa on protonin hajoaminen hyvin lyhyessä ajassa, kun kyseessä on usean TeV:n suuruusluokkaa oleva kvanttipainovoima. [1] Se on ratkaistu ottamalla käyttöön diskreettejä ulottumasymmetrioita. [27] [28] [29] [30] [31]

Kokeellinen vahvistus

Large Hadron Colliderissa saatujen kokeellisten tietojen analyysi rajoittaa ankarasti teorioiden sallittuja parametreja suurilla lisämitoilla. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Fermi-LAT-yhteistyö julkaisi vuonna 2012 rajat suurille ylimääräisille mitoille, jotka on johdettu neutronitähtien astrofysikaalisista havainnoista. Jos kaikkien ADD:n perusvuorovaikutusten yhdistämisen asteikko on TeV, niin ylimääräisten ulottuvuuksien lukumäärän vuoksi hänelle esitetyt tulokset viittaavat siihen, että tiivistystopologia on monimutkaisempi kuin torus, ts. kaikki suuret lisämitat ovat samankokoisia. Vain litteille suurille samankokoisille lisämitoille . [32] [33]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Rubakov V. A. "Suuret ja äärettömät lisämitat" // UFN , vol. 171, s. 913–938 (2001)
  2. ↑ Barvinsky A. O. "Kosmologiset braanit ja makroskooppiset lisämitat" // UFN , osa 175, s. 569–601 (2005)
  3. ↑ Shifman, M. (2010). "Suuret lisämitat: vaihtoehtoiseen paradigmaan tutustuminen". International Journal of Modern Physics A. 25 (2n03): 199-225. arXiv : 0907.3074 . Bibcode : 2010IJMPA..25..199S . CiteSeerX  10.1.1.314.3579 . DOI : 10.1142/S0217751X10048548 .
  4. ↑ N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali (1998). "Hierarkiaongelma ja uudet mitat millimetrillä". B429 (3-4): 263-272. arXiv : hep-ph/9803315 . Bibcode : 1998PhLB..429..263A . DOI : 10.1016/S0370-2693(98)00466-3 .
  5. ↑ N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali (1999). "Fenomenologia, astrofysiikka ja kosmologia teorioista submillimetrimitoilla ja TeV-asteikon kvanttigravitaatiolla". Fyysinen arvostelu . D59 (8): 086004. arXiv : hep-ph/9807344 . Bibcode : 1999PhRvD..59h6004A . CiteSeerX  10.1.1.345.9889 . DOI : 10.1103/PhysRevD.59.086004 .
  6. ↑ Hossenfelder, Sabine Takaisinreaktio: Suuret lisämitat - ei vielä kuollut . Vastareaktio (21. joulukuuta 2012). Haettu: 3.4.2019.
  7. ↑ 1 2 CMS Collaboration (2011). "Etsi mikroskooppisia mustien aukkojen allekirjoituksia suuresta hadronitörmäyttimestä." Fysiikka Kirjain B. 697 (5): 434-453. arXiv : 1012.3375 . Bibcode : 2011PhLB..697..434C . DOI : 10.1016/j.physletb.2011.02.032 .
  8. ↑ 1 2 CMS Collaboration (2012). "Etsi mikroskooppisia mustia aukkoja pp-törmäyksissä √ s = 7 TeV". Journal of High Energy Physics . 2012 (4) : 61.arXiv : 1202.6396 . Bibcode : 2012JHEP...04..061C . DOI : 10.1007/JHEP04(2012)061 .
  9. ↑ 1 2 ATLAS-yhteistyö (2013). "Etsi mikroskooppisia mustia aukkoja samanmerkkisen dimuonin lopullisessa tilassa käyttämällä suurta raitamonikertaisuutta ATLAS-detektorilla." Fyysinen arvostelu D. 88 (7):072001 . arXiv : 1308.4075 . Bibcode : 2013PhRvD..88g2001A . DOI : 10.1103/PhysRevD.88.072001 .
  10. ↑ 1 2 ATLAS-yhteistyö (2014). "Etsi Quantum Black Hole -tuotantoa korkean invarianttimassa Lepton+Jetin lopputiloissa käyttämällä protoni-protoni törmäyksiä √ s = 8 TeV ja ATLAS-detektoria." Physical Review Letters . 112 (9): 091804. arXiv : 1311.2006 . Bibcode : 2014PhRvL.112i1804A . DOI : 10.1103/PhysRevLett.112.091804 . PMID24655244  _ _
  11. ↑ 1 2 ATLAS-yhteistyö (2014). "Etsi mikroskooppisia mustia aukkoja ja merkkijonopalloja lopputilassa leptoneilla ja suihkuilla ATLAS-detektorilla √ s = 8 TeV". Journal of High Energy Physics . 2014 (8) : 103.arXiv : 1405.4254 . Bibcode : 2014JHEP...08..103A . DOI : 10.1007/JHEP08(2014)103 .
  12. ↑ 1 2 3 ATLAS-yhteistyö (2016). "Etsi voimakasta painovoimaa multijet-lopullisissa tiloissa, jotka syntyvät pp-törmäyksissä √ s = 13 TeV käyttämällä ATLAS-ilmaisinta LHC:ssä". Journal of High Energy Physics . 2016 (3) : 26.arXiv : 1512.02586 . Bibcode : 2016JHEP...03..026A . DOI : 10.1007/JHEP03(2016)026 .
  13. ↑ I. Antoniadis; N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali (1998). "Uudet mitat millimetrillä Fermiin ja superjouset TeV:ssä". Fysiikan kirjaimet . B436 (3-4): 257-263. arXiv : hep-ph/9804398 . Bibcode : 1998PhLB..436..257A . DOI : 10.1016/S0370-2693(98)00860-0 .
  14. ↑ O. DeWolfe; A. Giryavets; S. Kachru; W. Taylor (2005). Tyypin IIA moduli stabilointi. Journal of High Energy Physics . 0507 (7): 066. arXiv : hep-th/0505160 . Bibcode : 2005JHEP...07..066D . DOI : 10.1088/1126-6708/2005/07/066 .
  15. ↑ S. Dimopoulos; G. Landsberg (2001). "Mustat aukot LHC:ssä". Physical Review Letters . 87 (16): 161602. arXiv : hep-ph/0106295 . Bibcode : 2001PhRvL..87p1602D . DOI : 10.1103/PhysRevLett.87.161602 . PMID 11690198 .  
  16. ↑ S. Giddings; S. Thomas (2002). "Suurienergiset törmäimet mustina aukkojen tehtaina: Lyhyen matkan fysiikan loppu". Fyysinen arvostelu . D65 (5): 056010. arXiv : hep-ph/0106219 . Bibcode : 2002PhRvD..65e6010G . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.056010 .
  17. ↑ G. Giudice; R. Rattazzi; J. Wells (2002). "Transplanckin törmäykset LHC:ssä ja sen ulkopuolella". Ydinfysiikka . B630 (1): 293-325. arXiv : hep-ph/0112161 . Bibcode : 2002NuPhB.630..293G . DOI : 10.1016/S0550-3213(02)00142-6 .
  18. ↑ D. Bourilkov (1999). "Analyysi Bhabha-sironta LEP2:ssa ja rajat matalan mittakaavan painovoimamalleissa". Journal of High Energy Physics . 9908 (8): 006. arXiv : hep-ph/9907380 . Bibcode : 1999JHEP...08..006B . DOI : 10.1088/1126-6708/1999/08/006 .
  19. ↑ K. Cheung; G. Landsberg (2000). "Drell-Yanin ja difotonien tuotanto hadronitörmäyttimissä ja matalan mittakaavan painovoimamalleissa." Fyysinen arvostelu . D62 (7): 076003. arXiv : hep-ph/9909218 . Bibcode : 2000PhRvD..62g6003C . DOI : 10.1103/PhysRevD.62.076003 .
  20. ↑ T. Rizzo (1999). "Skalaarien käyttäminen pienen mittakaavan kvanttigravitaation teorioiden tutkimiseen". Fyysinen arvostelu . D60 (7): 075001. arXiv : hep-ph/9903475 . Bibcode : 1999PhRvD..60g5001R . CiteSeerX 10.1.1.389.2079 . DOI : 10.1103/PhysRevD.60.075001 .  
  21. ↑ G. Shiu; R. Shrock; S. Tye (1999). "Collider signatures from the brane world". Fysiikan kirjaimet . B458 (2-3): 274-282. arXiv : hep-ph/9904262 . Bibcode : 1999PhLB..458..274S . CiteSeerX 10.1.1.344.7811 . DOI : 10.1016/S0370-2693(99)00609-7 .  
  22. ↑ C. Balazs; H.J. Hän; W. Repko; C. Yaun; D. Dicus (1999). Kompaktin tilan mittojen törmäyskokeet käyttämällä heikkoja bosoneja. Physical Review Letters . 83 (11): 2112-2115. arXiv : hep-ph/9904220 . Bibcode : 1999PhRvL..83.2112B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.83.2112 .
  23. ↑ N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali; J. March-Russell (2002). "Neutriinomassat suurista lisämitoista" . Fyysinen arvostelu . D65 (2): 024032. arXiv : hep-ph/9811448 . Bibcode : 2002PhRvD..65b4032A . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.024032 .
  24. ↑ G. Dvali; A. Yu. Smirnov (1999). "Suurten lisämittojen tutkiminen neutriinoilla". Ydinfysiikka . B563 (1-2): 63-81. arXiv : hep-ph/9904211 . Bibcode : 1999NuPhB.563...63D . DOI : 10.1016/S0550-3213(99)00574-X .
  25. ↑ Y. Grossman; M. Neubert (2000). "Neutriinomassat ja sekoitukset ei-faktorisoitavassa geometriassa". Fysiikan kirjaimet . B474 (3-4): 361-371. arXiv : hep-ph/9912408 . Bibcode : 2000PhLB..474..361G . DOI : 10.1016/S0370-2693(00)00054-X .
  26. ↑ N. Arkani-Hamed; L. Hall; H. Murayama; D. Smith & N. Weiner (2000), Neutrino masses at v 3/2 , arΧiv : hep-ph/0007001 .  
  27. ↑ N. Arkani-Hamed; M. Schmaltz (2000). "Hierarkiat ilman symmetriaa lisäulottuvuuksista" . Fyysinen katsaus (lähetetty käsikirjoitus). D61 (3): 033005. arXiv : hep-ph/9903417 . Bibcode : 2000PhRvD..61c3005A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.033005 .
  28. ↑ N. Arkani-Hamed; Y. Grossman; M. Schmaltz (2000). "Jaa fermioneja lisämitoihin ja eksponentiaalisesti pieniin poikkileikkauksiin tulevissa törmäyskoneissa" . Fyysinen katsaus (lähetetty käsikirjoitus). D61 (11): 115004. arXiv : hep-ph/9909411 . Bibcode : 2000PhRvD..61k5004A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.115004 .
  29. ↑ D.E. Kaplan; T. Tait (2001). "Uudet työkalut fermionimassoille lisämitoista". Journal of High Energy Physics . 0111 (11):051.arXiv : hep -ph/0110126 . Bibcode : 2001JHEP...11..051K . DOI : 10.1088/1126-6708/2001/11/051 .
  30. ↑ G. Branco; A. de Gouvea; M. Rebelo (2001). "Fermionien jakaminen lisämitoissa ja CP-rikkomus". Fysiikan kirjaimet . B506 (1-2): 115-122. arXiv : hep-ph/0012289 . Bibcode : 2001PhLB..506..115B . DOI : 10.1016/S0370-2693(01)00389-6 .
  31. ↑ N. Arkani-Hamed; L. Hall; D. R. Smith; N. Weiner (2000). "Maku TeV-asteikolla lisämitoilla". Fyysinen arvostelu D. 61 (11): 116003. arXiv : hep-ph/9909326 . Bibcode : 2000PhRvD..61k6003A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.116003 .
  32. ↑ M. Ajello; et ai. (2012). "Suurten ylimääräisten mittojen rajoitukset, jotka perustuvat Fermi-LAT:n neutronitähtien havaintoihin". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . 2012 (2): 012.arXiv : 1201.2460 . Bibcode : 2012JCAP...02..012F . DOI : 10.1088/1475-7516/2012/02/012 . Rivinvaihtomerkki |title=paikassa #23 ( ohje )
  33. ↑ Bijan Berenji. Etsi suuria ylimääräisiä mittoja neutronitähtien havaintojen perusteella Fermi-LAT:lla (2012).

Lue lisää