Velké extra rozměry

Velké extra dimenze , ADD , LED – souhrnný název pro teorie elementární fyziky, naznačující, že čtyřrozměrný časoprostor Standardního modelu je umístěn na bráně ponořené do vícerozměrného prostoru, který zahrnuje kromě čtyřrozměrný časoprostor, velké nebo nekonečné další dimenze. Elektromagnetické , silné a slabé síly působí ve čtyřech dimenzích této brány a gravitony se mohou dále šířit přes další dimenze. Předpokládá se, že na základě takových teorií je možné najít řešení řady fyzikálních problémů: problém hierarchie , problém kosmologické konstanty atd. [1] [2] [3] Myšlenku velkých extra rozměrů předložili Nima Arcani-Hamed, Savas Dimopoulos a Jia Dvali v roce 1998. [4] [5] Předpokládá se, že emise gravitonů do extradimenzí umožní experimentálně testovat teorii velkých extradimenzí na moderních urychlovačích při srážkových energiích řádu TeV. [1] [6] Jedním ze způsobů, jak otestovat teorii, je srážka dvou protonů ve Velkém hadronovém urychlovači nebo elektronu a pozitronu v urychlovači elektronů, takže srážka vytvoří graviton , který by mohl být vyzařován do dalších dimenzí. v poklesu pozorovatelné energie a příčné hybnosti. [1] Dosud žádný experiment na Velkém hadronovém urychlovači nenalezl takový účinek. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Problém hierarchie

Tradičně v teoretické fyzice je Planckova energie nejvyšší energií a všechny energie se měří ve zlomcích Planckovy energie. Mezi energií gravitační, elektroslabé interakce a Planckovou energií je velká propast ( problém hierarchie ). [1] V teoriích velkých extradimenzí není základním parametrem Planckova hmotnost, ale hmotnostní měřítko multidimenzionální gravitační interakce, které může být mnohem menší než Planckova hmotnost [1] Pokud základní měřítko gravitační interakce je blízko k rozsahu elektroslabé interakce, lze ověření základní teorie kvantové gravitace, jako je teorie strun , implementovat na urychlovačích, jako je Tevatron nebo LHC . [13] [14] [12] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]

Teorie velkých extra rozměrů poskytuje alternativní vysvětlení mechanismu výkyvu pro hmotnost neutrin přijatého ve standardním modelu . [23] [24] [25] [26]

Rozpad protonu

Vážným problémem teorií velkých extradimenzí je rozpad protonu ve velmi krátkém čase v případě měřítka kvantové gravitace v řádu několika TeV. [1] Řeší se zavedením diskrétních kalibračních symetrií. [27] [28] [29] [30] [31]

Experimentální ověření

Analýza experimentálních dat získaných na Large Hadron Collider silně omezuje přípustné parametry teorií s velkými rozměry navíc. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Spolupráce Fermi-LAT v roce 2012 zveřejnila limity velkých extra dimenzí odvozené z astrofyzikálních pozorování neutronových hvězd. Pokud je měřítko sjednocení všech základních interakcí v ADD TeV, pak vzhledem k počtu dalších dimenzí výsledky, které jí byly předloženy, naznačují, že topologie kompaktifikace je složitější než torus, tj. všechny velké extra rozměry mají stejnou velikost. Pro ploché velké přídavné rozměry stejné velikosti pouze . [32] [33]

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Rubakov V. A. "Velké a nekonečné další dimenze" // UFN , sv. 171, s. 913–938 (2001)
  2. ↑ Barvinsky A. O. "Kosmologické brány a makroskopické extra dimenze" // UFN , sv. 175, s. 569–601 (2005)
  3. ↑ Shifman, M. (2010). „Velké extra rozměry: Seznámení s alternativním paradigmatem“. 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). „Problém hierarchie a nové dimenze na milimetr“. 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). „Fenomenologie, astrofyzika a kosmologie teorií se submilimetrovými rozměry a kvantovou gravitací v měřítku TeV“. Fyzický přehled . 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 Backreaction: Large Extra Dimensions – Not Dead Yet . Zpětná reakce (21. 12. 2012). Staženo: 3. dubna 2019.
  7. ↑ 1 2 CMS Collaboration (2011). "Hledejte mikroskopické podpisy černých děr na velkém hadronovém urychlovači." Písmeno B z fyziky . 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). „Hledej mikroskopické černé díry v pp srážkách při √ 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 Collaboration (2013). "Hledejte mikroskopické černé díry v konečném stavu dimuonu s podobným znamením pomocí velké multiplicity stop pomocí detektoru ATLAS." Fyzický přehled D. 88 (7): 072001. arXiv : 1308,4075 . Bibcode : 2013PhRvD..88g2001A . DOI : 10.1103/PhysRevD.88.072001 .
  10. ↑ 1 2 ATLAS Collaboration (2014). „Hledejte kvantovou produkci černých děr ve finálních stavech s vysokou invariantní hmotností Lepton+Jet pomocí srážek protonů a protonů při √ s = 8 TeV a detektoru ATLAS.“ Fyzické kontrolní dopisy . 112 (9): 091804. arXiv : 1311.2006 . Bibcode : 2014PhRvL.112i1804A . DOI : 10.1103/PhysRevLett.112.091804 . PMID24655244  . _
  11. ↑ 1 2 ATLAS Collaboration (2014). „Hledejte mikroskopické černé díry a provázkové kuličky v konečných stavech s leptony a jety pomocí detektoru ATLAS při √ 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 Collaboration (2016). „Hledejte silnou gravitaci v konečných stavech multijet vytvořených v pp srážkách při √ s = 13 TeV pomocí detektoru ATLAS na LHC“. 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). „Nové rozměry v milimetrech u Fermi a superstruny u TeV“. Písmena z fyziky . 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). Stabilizace modulů typu IIA. 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). „Černé díry na LHC“ . Fyzické kontrolní dopisy . 87 (16): 161602. arXiv : hep-ph/0106295 . Bibcode : 2001PhRvL..87p1602D . DOI : 10.1103/PhysRevLett.87.161602 . PMID 11690198 .  
  16. ↑ S. Giddings; S. Thomas (2002). „Vysokoenergetické srážeče jako továrny na černé díry: Konec fyziky na krátké vzdálenosti“. Fyzický přehled . D65 (5): 056010. arXiv : hep-ph/0106219 . Bibcode : 2002PhRvD..65e6010G . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.056010 .
  17. ↑ G. Giudice; R. Rattazzi; J. Wells (2002). „Transplanckovské srážky na LHC a mimo něj“. Jaderná fyzika . B630 (1): 293-325. arXiv : hep-ph/0112161 . Bibcode : 2002NuPhB.630..293G . DOI : 10.1016/S0550-3213(02)00142-6 .
  18. ↑ D. Bourilkov (1999). „Analýza rozptylu Bhabha na LEP2 a limity na modelech gravitace v malém měřítku“. 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-Yan a produkce difotonů na hadronových urychlovačích a malých gravitačních modelech." Fyzický přehled . D62 (7): 076003. arXiv : hep-ph/9909218 . Bibcode : 2000PhRvD..62g6003C . DOI : 10.1103/PhysRevD.62.076003 .
  20. ↑ T. Rizzo (1999). „Použití skalárů ke zkoumání teorií kvantové gravitace v malém měřítku“. Fyzický přehled . 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). „Podpisy kolidéru ze světa bran“ . Písmena z fyziky . 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. On; W. Repko; C. Yaun; D. Dicus (1999). "Collider testy kompaktních prostorových rozměrů s použitím slabě kalibrovaných bosonů". Fyzické kontrolní dopisy . 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). „Neutrinové hmoty z velkých extra dimenzí“ . Fyzický přehled . D65 (2): 024032. arXiv : hep-ph/9811448 . Bibcode : 2002PhRvD..65b4032A . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.024032 .
  24. ↑ G. Dvali; A. Yu. Smirnov (1999). „Snímání velkých extra dimenzí pomocí neutrin“. Jaderná fyzika . 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). „Neutrinové hmoty a směsi v nefaktorizovatelné geometrii“. Písmena z fyziky . 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), Hmotnosti neutrin při v 3/2 , arΧiv : hep-ph/0007001 .  
  27. ↑ N. Arkani-Hamed; M. Schmaltz (2000). „Hierarchie bez symetrií z extra dimenzí“ . Fyzická revize (Předložený rukopis). 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). „Rozdělte fermiony v extra rozměrech a exponenciálně malých průřezech u budoucích urychlovačů“ . Fyzická revize (Předložený rukopis). D61 (11): 115004. arXiv : hep-ph/9909411 . Bibcode : 2000PhRvD..61k5004A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.115004 .
  29. ↑ D.E. Kaplan; T. Tait (2001). „Nové nástroje pro fermionové hmoty z extra dimenzí“. 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). „Rozdělení fermionů v extra dimenzích a porušení CP“. Písmena z fyziky . 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). „Příchuť v měřítku TeV s dalšími rozměry“. Fyzický přehled D. 61 (11): 116003. arXiv : hep-ph/9909326 . Bibcode : 2000PhRvD..61k6003A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.116003 .
  32. ↑ M. Ajello; a kol. (2012). „Omezení velkých nadměrných rozměrů na základě pozorování neutronových hvězd pomocí Fermi-LAT“. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . 2012 (2): 012.arXiv : 1201,2460 . Bibcode : 2012JCAP...02..012F . DOI : 10.1088/1475-7516/2012/02/012 . Znak konce řádku |title=na pozici #23 ( nápověda )
  33. ↑ Bijan Berenji. Hledání velkých extra rozměrů na základě pozorování neutronových hvězd pomocí Fermi-LAT (2012).

Další čtení