Космологія брани

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Космологія брани має відношення до фізики частинок та космології, вона пов’язана із теорією струн, теорією суперструн та М-теорією .

Брана і гіперпростір[ред. | ред. код]

Видимий тривимірний Всесвіт обмежений браною всередині простору більш високих розмірів, який називається "основною масою" або "гіперпростором". Якщо додаткові розміри компактні, то спостережуваний Всесвіт містить додатковий вимір, і жодне посилання на основну частину не є доречним. У масовій моделі, принаймні, деякі додаткові розміри є великими (можливо, нескінченними), і інші брани можуть рухатися через цю велику частину. Взаємодія з основною масою, може впливати на нашу брану і вводити ефекти, яких не спостерігається у більш стандартних космологічних моделях.

Чому сила тяжіння слабка, а космологічна постійна мала[ред. | ред. код]

Деякі версії космології брани можуть пояснити слабкість гравітації відносно інших фундаментальних сил природи, вирішуючи в деякій мірв проблему ієрархії . На зображенні брани електромагнітна, слабка і сильна ядерна сила локалізовані на брані, але гравітація не має такого обмеження і поширюється на весь об'ємний простір-час. Значна частина гравітаційної сили "перетікає" в основну масу. Тому, сила тяжіння повинна бути значно сильнішою на малих (субатомних або принаймні субміліметрових) масштабах, де "витекло" менше сили гравітації. В даний час проводяться різні експерименти для перевірки цього. [1] Розширення ідеї додаткового виміру із суперсиметрією видається перспективним для вирішення указаноїї проблеми космологічної константи . [2] [3] [4]

Моделі космології бран[ред. | ред. код]

Одна з перших задокументованих спроб застосувати космологію брани появилася в 1983 р. [5]

Звичайні частинки утримуються в потенційній ямі, вузькій уздовж просторових напрямків та плоскій вздовж трьох інших. Тому автор запропонував певну п'ятивимірну модель

У 1998/99 р. Мераб Гогберашвілі опублікував на arXiv ряд статей, в яких зазначив: якщо Всесвіт розглядати як тонку оболонку ( брану), що розширюється в 5-мірному просторі, то є можливість отримати одну шкалу для теорії частинок, яка відповідає 5-мірній космологічній постійній та товщині Всесвіту. І це вирішує проблему ієрархії . [6] [7] Гогберашвілі також довів, що чотиривимірність Всесвіту є результатом вимог стійкості, описаної математичною теорією і складова рівнянь поля Ейнштейна, дає обмежене рішення для речовинних полів і збігається з однією з умов стійкості. [8]

У 1999 році було запропоновано тісно пов'язані сценарії Рендалла – Сандрума, RS1 та RS2. Ці моделі космології брани привернули значну увагу. Так у 2000 р. появилась схожа модель Чунг-Фріза, яка має додатки для просторово-часової метричної інженерії. [9]

Пізніше з'явилися пропозиції до великого вибуху, циклічні та екпіротичні пропозиції. Екпіротична теорія припускає, що спостережуваний Всесвіт появився в результаті зіткнення двох паралельних бран. [10]

Емпіричні тести[ред. | ред. код]

В даний час не відомі експериментальні докази великих надмірних розмірів, як того вимагають моделі Рендалла – Сандрума. Аналіз результатів Великого адронного колайдера в грудні 2010 року значно обмежують чорні діри, які виникають у теоріях з великими додатковими розмірами. [11] Нещодавня гравітаційна хвиля з кількома месенджерами GW170817 була використана для встановлення слабких обмежень на великі додаткові розміри. [12] [13]

Посилання[ред. | ред. код]

  1. Session D9 - Experimental Tests of Short Range Gravitation.
  2. Y. Aghababaie; C.P. Burgess; S.L. Parameswaran; F. Quevedo (March 2004). Towards a naturally small cosmological constant from branes in 6-D supergravity. Nucl. Phys. B 680 (1–3): 389–414. Bibcode:2004NuPhB.680..389A. arXiv:hep-th/0304256. doi:10.1016/j.nuclphysb.2003.12.015. 
  3. C.P. Burgess; Leo van Nierop (March 2013). Technically Natural Cosmological Constant From Supersymmetric 6D Brane Backreaction. Phys. Dark Univ. 2 (1): 1–16. Bibcode:2013PDU.....2....1B. arXiv:1108.0345. doi:10.1016/j.dark.2012.10.001. 
  4. C. P. Burgess; L. van Nierop; S. Parameswaran; A. Salvio; M. Williams (February 2013). Accidental SUSY: Enhanced Bulk Supersymmetry from Brane Back-reaction. JHEP 2013 (2): 120. Bibcode:2013JHEP...02..120B. arXiv:1210.5405. doi:10.1007/JHEP02(2013)120. 
  5. Rubakov, V. A.; Shaposhnikov, M. E. (1983). Do we live inside a domain wall?. Physics Letters. B 125 (2–3): 136–138. Bibcode:1983PhLB..125..136R. doi:10.1016/0370-2693(83)91253-4. 
  6. Gogberashvili, M. (1998). Hierarchy problem in the shell universe model. International Journal of Modern Physics D 11 (10): 1635–1638. arXiv:hep-ph/9812296. doi:10.1142/S0218271802002992. 
  7. Gogberashvili, M. (2000). Our world as an expanding shell. Europhysics Letters 49 (3): 396–399. Bibcode:2000EL.....49..396G. arXiv:hep-ph/9812365. doi:10.1209/epl/i2000-00162-1. 
  8. Gogberashvili, M. (1999). Four dimensionality in noncompact Kaluza–Klein model. Modern Physics Letters A 14 (29): 2025–2031. Bibcode:1999MPLA...14.2025G. arXiv:hep-ph/9904383. doi:10.1142/S021773239900208X. 
  9. Chung, Daniel J. H.; Freese, Katherine (2000-08-25). Can geodesics in extra dimensions solve the cosmological horizon problem?. Physical Review D 62 (6): 063513. Bibcode:2000PhRvD..62f3513C. ISSN 0556-2821. arXiv:hep-ph/9910235. doi:10.1103/physrevd.62.063513. 
  10. Musser, George; Minkel, JR (2002-02-11). A Recycled Universe: Crashing branes and cosmic acceleration may power an infinite cycle in which our universe is but a phase. Scientific American Inc. Процитовано 2008-05-03. 
  11. CMS Collaboration (2011). Search for Microscopic Black Hole Signatures at the Large Hadron Collider. Physics Letters B 697 (5): 434–453. Bibcode:2011PhLB..697..434C. arXiv:1012.3375. doi:10.1016/j.physletb.2011.02.032. 
  12. Luca Visinelli; Nadia Bolis; Sunny Vagnozzi (March 2018). Brane-world extra dimensions in light of GW170817. Phys. Rev. D 97 (6): 064039. Bibcode:2018PhRvD..97f4039V. arXiv:1711.06628. doi:10.1103/PhysRevD.97.064039. 
  13. Freeland, Emily (2018-09-21). Hunting for extra dimensions with gravitational waves. The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics blog.