Stora extra mått

Stora extra dimensioner , ADD , LED - ett samlingsnamn för teorierna om elementär fysik, vilket tyder på att Standardmodellens fyrdimensionella rum-tid är belägen på en bran nedsänkt i ett flerdimensionellt rum, vilket inkluderar, förutom fyrdimensionell rum-tid, stora eller oändliga extra dimensioner. De elektromagnetiska , starka och svaga krafterna verkar inom de fyra dimensionerna av denna bran, och gravitoner kan dessutom fortplanta sig genom extra dimensioner. Det antas att på basis av sådana teorier är det möjligt att hitta en lösning på ett antal fysiska problem: problemet med hierarki , problemet med den kosmologiska konstanten , etc. [1] [2] [3] Idén om stora extra dimensioner lades fram av Nima Arcani-Hamed, Savas Dimopoulos och Jia Dvali 1998. [4] [5] Det antas att emissionen av gravitoner till extra dimensioner kommer att göra det möjligt att experimentellt testa teorin om stora extra dimensioner vid moderna acceleratorer vid kollisionsenergier av storleksordningen TeV. [1] [6] Ett sätt att testa teorin är att kollidera två protoner i Large Hadron Collider , eller en elektron och en positron i en elektronaccelerator, så att kollisionen producerar en graviton som kan utstrålas till extra dimensioner, vilket resulterar i i en minskning av den observerbara energin och tvärrörelsemängden. [1] Hittills har inget experiment vid Large Hadron Collider hittat en sådan effekt. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Hierarkiproblemet

Traditionellt inom teoretisk fysik är Planck-energin den högsta energin, och alla energier mäts i bråkdelar av Planck-energin. Det finns ett stort gap mellan energin från gravitation, elektrosvaga interaktioner och Plancks energi ( hierarkiproblem ). [1] I teorierna om stora extra dimensioner är den fundamentala parametern inte Planckmassan, utan massskalan för den flerdimensionella gravitationsinteraktionen, som kan vara mycket mindre än Planckmassan [1] Om den fundamentala skalan för gravitationsinteraktionen ligger nära skalan för den elektrosvaga interaktionen, kan verifieringen av den grundläggande teorin om kvantgravitation, som strängteori , implementeras vid kolliderare som Tevatron eller LHC . [13] [14] [12] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]

Teorin om stora extra dimensioner ger en alternativ förklaring av svängmekanismen för neutrinomassan som accepteras i standardmodellen . [23] [24] [25] [26]

Protonsönderfall

Ett allvarligt problem med teorier om stora extra dimensioner är sönderfallet av en proton på mycket kort tid i fallet med en kvantgravitationsskala av storleksordningen flera TeV. [1] Det löses genom att införa diskreta mätsymmetrier. [27] [28] [29] [30] [31]

Experimentell verifiering

En analys av de experimentella data som erhållits vid Large Hadron Collider begränsar allvarligt de tillåtna parametrarna för teorier med stora extra dimensioner. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Fermi-LAT-samarbetet 2012 publicerade gränser för stora extra dimensioner härledda från astrofysiska observationer av neutronstjärnor. Om skalan för föreningen av alla grundläggande interaktioner i ADD är TeV, med tanke på antalet extra dimensioner , antyder resultaten som presenteras för henne att kompaktifieringstopologin är mer komplex än torus, dvs. alla stora extramått har samma storlek. För platta stora tilläggsmått av samma storlek, endast . [32] [33]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Rubakov V. A. "Stora och oändliga ytterligare dimensioner" // UFN , vol. 171, sid. 913–938 (2001)
  2. ↑ Barvinsky A. O. "Cosmological branes and macroscopic extra dimensions" // UFN , vol. 175, sid. 569–601 (2005)
  3. ↑ Shifman, M. (2010). "Stora extra dimensioner: bli bekant med ett alternativt paradigm". 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). "Hierarkiproblemet och nya dimensioner på en millimeter". 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). "Fenomenologi, astrofysik och kosmologi av teorier med submillimeterdimensioner och kvantgravitation i TeV-skala". Fysisk granskning . 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 . Motreaktion (21 december 2012). Hämtad: 3 april 2019.
  7. ↑ 1 2 CMS Collaboration (2011). "Sök efter mikroskopiska svarta hålsignaturer vid Large Hadron Collider." Fysik Bokstav 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). "Sök efter mikroskopiska svarta hål i pp-kollisioner vid √ 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). "Sök efter mikroskopiska svarta hål i ett slutgiltigt dimuontillstånd med liknande tecken med hjälp av stor spårmångfald med ATLAS-detektorn." Fysisk granskning D. 88 (7):072001 . arXiv : 1308.4075 . Bibcode : 2013PhRvD..88g2001A . DOI : 10.1103/PhysRevD.88.072001 .
  10. ↑ 1 2 ATLAS Collaboration (2014). "Sök efter kvantsvarthålsproduktion i Lepton+Jet-sluttillstånd med hög invariant massa med hjälp av proton-protonkollisioner vid √ s = 8 TeV och ATLAS-detektorn." Fysiska granskningsbrev . 112 (9): 091804. arXiv : 1311.2006 . Bibcode : 2014PhRvL.112i1804A . DOI : 10.1103/PhysRevLett.112.091804 . PMID24655244  . _
  11. ↑ 1 2 ATLAS Collaboration (2014). "Sök efter mikroskopiska svarta hål och strängbollar i sluttillstånd med leptoner och jetstrålar med ATLAS-detektorn vid √ 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). "Sök efter stark gravitation i multijetsluttillstånd producerade i pp-kollisioner vid √ s = 13 TeV med hjälp av ATLAS-detektorn vid 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). "Nya dimensioner på en millimeter till en Fermi och supersträngar på en TeV". Fysik bokstäver . 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). Typ IIA modulstabilisering. 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). "Svarta hål vid LHC". Fysiska granskningsbrev . 87 (16): 161602. arXiv : hep-ph/0106295 . Bibcode : 2001PhRvL..87p1602D . DOI : 10.1103/PhysRevLett.87.161602 . PMID 11690198 .  
  16. ↑ S. Giddings; S. Thomas (2002). "Högenergikrockar som svarta hålsfabriker: The End of short distance physics". Fysisk granskning . D65 (5): 056010. arXiv : hep-ph/0106219 . Bibcode : 2002PhRvD..65e6010G . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.056010 .
  17. ↑ G. Giudice; R. Rattazzi; J. Wells (2002). "Transplanckiska kollisioner vid LHC och därefter". Kärnfysik . B630 (1): 293-325. arXiv : hep-ph/0112161 . Bibcode : 2002NuPhB.630..293G . DOI : 10.1016/S0550-3213(02)00142-6 .
  18. ↑ D. Bourilkov (1999). "Analys av Bhabha-spridning vid LEP2 och gränser för lågskaliga gravitationsmodeller". 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 och difotonproduktion vid hadronkolliderar och lågskaliga gravitationsmodeller." Fysisk granskning . D62 (7): 076003. arXiv : hep-ph/9909218 . Bibcode : 2000PhRvD..62g6003C . DOI : 10.1103/PhysRevD.62.076003 .
  20. ↑ T. Rizzo (1999). "Att använda skalärer för att undersöka teorier om lågskalig kvantgravitation". Fysisk granskning . 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 signaturer från brane världen". Fysik bokstäver . 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. Han; W. Repko; C. Yaun; D. Dicus (1999). "Collider-tester av kompakta utrymmesdimensioner med hjälp av svaga gauge-bosoner". Fysiska granskningsbrev . 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). "Neutrinomassor från stora extradimensioner" . Fysisk granskning . D65 (2): 024032. arXiv : hep-ph/9811448 . Bibcode : 2002PhRvD..65b4032A . DOI : 10.1103/PhysRevD.65.024032 .
  24. ↑ G. Dvali; A. Yu. Smirnov (1999). "Sondera stora extra dimensioner med neutrinos". Kärnfysik . 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). "Neutrinomassor och blandningar i icke-faktoriserbar geometri". Fysik bokstäver . 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), Neutrinomassor vid v 3/2 , arΧiv : hep-ph/0007001 .  
  27. ↑ N. Arkani-Hamed; M. Schmaltz (2000). "Hierarkier utan symmetri från extra dimensioner" . Fysisk granskning (Inskickat manuskript). 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). "Dela fermioner i extra dimensioner och exponentiellt små tvärsnitt vid framtida kolliderare" . Fysisk granskning (Inskickat manuskript). D61 (11): 115004. arXiv : hep-ph/9909411 . Bibcode : 2000PhRvD..61k5004A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.115004 .
  29. ↑ D.E. Kaplan; T. Tait (2001). ”Nya verktyg för fermionmassor från extra dimensioner”. 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). "Dela fermioner i extra dimensioner och CP-överträdelse". Fysik bokstäver . 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). "Smak i TeV-skalan med extra dimensioner". Fysisk granskning D. 61 (11): 116003. arXiv : hep-ph/9909326 . Bibcode : 2000PhRvD..61k6003A . DOI : 10.1103/PhysRevD.61.116003 .
  32. ↑ M. Ajello; et al. (2012). "Begränsningar för stora extra dimensioner baserat på observationer av neutronstjärnor med Fermi-LAT". Journal of Cosmology and Astropartikelfysik . 2012 (2): 012.arXiv : 1201.2460 . Bibcode : 2012JCAP...02..012F . DOI : 10.1088/1475-7516/2012/02/012 . Radbrytningstecken |title=vid position #23 ( hjälp )
  33. ↑ Bijan Berenji. Sök efter stora extra dimensioner baserat på observationer av neutronstjärnor med Fermi-LAT (2012).

Ytterligare läsning