Асимптотикалық қауіпсіз ауырлық күшінің физикасы - Physics applications of asymptotically safe gravity

The асимптотикалық қауіпсіздік тәсіл кванттық ауырлық күші туралы тұрақсыз ұғымды ұсынады ренормализация дәйекті және болжамды табу үшін өрістің кванттық теориясы туралы гравитациялық өзара әрекеттесу және ғарыш уақыты геометрия. Ол сәйкес келетін нивривиалды емес нүктеге негізделген ренормализация тобы (RG) ағыны жүгіретіндей байланыстырушы тұрақтылар бұған жақында бекітілген нүкте ультрафиолет (ультрафиолет) шегінде. Бұл физикалық бақыланатын заттардағы алшақтықты болдырмауға жеткілікті. Сонымен қатар, оның болжамды күші бар: кейбір RG шкаласында берілген байланыстырушы константалардың ерікті басталатын конфигурациясы масштабты ұлғайту үшін белгіленген нүктеге кірмейді, бірақ конфигурациялардың ішкі жиыны қажетті ультрафиолет қасиеттеріне ие болуы мүмкін. Осы себепті, егер белгілі бір муфталар жиынтығы экспериментте өлшенген болса - талап асимптотикалық қауіпсіздік барлық қалған муфталарды ультрафиолетпен бекітілген нүктеге жақындайтын етіп бекітеді.

Асимптотикалық қауіпсіздік, егер табиғатта жүзеге асырылса, ауырлық күшінің кванттық әсерлерін күтуге болатын барлық аудандарда салдары өте үлкен. Оларды барлау, дегенмен, әлі бастапқы сатысында. Қазіргі кезде асимптотикалық қауіпсіздіктің салдары туралы кейбір феноменологиялық зерттеулер бар бөлшектер физикасы, астрофизика және космология, мысалы.

Асимптотикалық қауіпсіздік және стандартты модель параметрлері

Хиггс бозонының массасы

The Стандартты модель бірге асимптотикалық қауіпсіздік ерікті түрде жоғары энергияға дейін жарамды болуы мүмкін. Бұл шынымен де дұрыс деген болжамға сүйене отырып, туралы мәлімдеме жасауға болады Хиггс бозоны масса.^[1] Алғашқы нақты нәтижелерді Шапошников және Веттерих.^[2]Индукцияланған ауырлық күшінің белгісіне байланысты аномальды өлшем ${ displaystyle A _ { lambda}}$ екі мүмкіндік бар: үшін ${ displaystyle A _ { lambda} <0}$ Хиггс массасы ${ displaystyle m _ { text {H}}}$ тереземен шектелген ${ displaystyle 126 , { text {GeV}}$ . Егер, екінші жағынан, ${ displaystyle A _ { lambda}> 0}$ бұл қолайлы мүмкіндік, ${ displaystyle m _ { text {H}}}$ мәнді қабылдауы керек

{ displaystyle m _ { text {H}} = 126 , { text {GeV}},}

тек бірнеше GeV белгісіздігімен. Осы рухта қарастыруға болады ${ displaystyle m _ { text {H}}}$ асимптотикалық қауіпсіздікті болжау. Нәтижесінде соңғы эксперименттік деректермен таңқаларлықтай жақсы келісімге қол жеткізілді CERN бойынша ATLAS және CMS ынтымақтастық, мұндағы мән ${ displaystyle m _ { text {H}} = 125.10 pm 0.14 , { text {GeV}}}$ анықталды ^[3].

Жұқа құрылым тұрақты

Жұмысына гравитациялық түзетуді ескере отырып жұқа құрылым тұрақты ${ displaystyle alpha}$ туралы кванттық электродинамика, Харст және Рейтер асимптотикалық қауіпсіздіктің инфрақызыл (ренормалданған) мәніне әсерін зерттей алды ${ displaystyle alpha}$ .^[4]Олар екеуін тапты бекітілген нүктелер қауіпсіздігі асимптотикалық құрылыс үшін жарамды, бұл екеуі де а-ға өтпей-ақ, ультрафиолеттің дұрыс шектелуін білдіреді Ландау бағанасы типтілік. Біріншісі жоғалуымен сипатталады ${ displaystyle alpha}$ және инфрақызыл мәні ${ displaystyle alpha _ { text {IR}}}$ еркін параметр болып табылады. Екінші жағдайда, дегенмен, белгіленген нүктелік мәні ${ displaystyle alpha}$ нөлге тең емес, ал оның инфрақызыл мәні теорияның есептелген болжамы болып табылады.

Жақында жүргізілген зерттеуде Кристиансен мен Эйхорн^[5] гравитацияның кванттық тербелісі өлшеуіш теориялары үшін өзіндік өзара әрекеттесулерді генерациялайтындығын көрсетті, оларды ықтимал ультрафиолет аяқталуы туралы талқылауға қосу керек. Гравитациялық және калибрлі параметрлерге байланысты олар ұсақ құрылым тұрақты деп тұжырымдайды ${ displaystyle alpha}$ асимптотикалық түрде бос болуы мүмкін және а-ға ұшырамауы мүмкін Ландау бағанасы, ал өлшеуіштің өзара әрекеттесуінің индукцияланған муфтасы маңызды емес, сондықтан оның мәнін болжауға болады. Бұл асимптотикалық қауіпсіздік проблемасын шешетін нақты мысал Стандартты модель - U (1) секторының тривиалдылығы - жаңа еркін параметрлерді енгізбестен.

Астрофизика мен космологиядағы асимптотикалық қауіпсіздік

Асимптотикалық қауіпсіздіктің феноменологиялық зардаптарын күтуге болады астрофизика және космология. Бонанно мен Ройтер зерттеді көкжиек «құрылымыренормализация тобы жақсартылған» қара саңылаулар және -ге есептелген кванттық гравитациялық түзетулер Хокинг температурасы және сәйкес термодинамикалық энтропия.^[6]RG жақсарту арқылы Эйнштейн-Гильберт әрекеті, Ройтер және Вейер модификацияланған нұсқасын алды Эйнштейн теңдеулері бұл өз кезегінде а Ньютондық шекті өзгерту, байқалған пәтерге ықтимал түсініктеме беру галактиканың айналу қисықтары болуын постулаттаудың қажеті жоқ қара материя.^[7]

Космологияға келетін болсақ, Бонанно мен Ройтер асимптотикалық қауіпсіздік Ғаламның алғашқы кезеңін өзгертеді, мүмкін бұл шешімге әкеледі көкжиек және жазықтық мәселесі стандартты космология.^[8] Сонымен қатар, асимптотикалық қауіпсіздік мүмкіндік береді инфляция қажеті жоқ үрлемелі өріс (басқаратын кезде космологиялық тұрақты ).^[9]Деп түсіндірді ауқымды инварианттық асимптотикалық қауіпсіздіктің негізінде жатқан Гаусс емес тұрақты нүктеге байланысты, тығыздықтың алғашқы тербелістері. Әр түрлі әдістерді қолдана отырып, асимптотикалық қауіпсіз инфляцияны Вайнберг әрі қарай талдады.^[10]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

^ Кэллоуэй, Д .; Petronzio, R. (1987). «Хиггстің стандартты моделін болжауға бола ма?» (PDF). Ядролық физика B. 292: 497–526. Бибкод:1987NuPhB.292..497C. дои:10.1016/0550-3213(87)90657-2.
^ Шапошников, Михаил; Веттерих, Христоф (2010). «Ауырлық күшінің асимптотикалық қауіпсіздігі және Хиггс бозон массасы». Физика хаттары. 683 (2–3): 196–200. arXiv:0912.0208. Бибкод:2010PhLB..683..196S. дои:10.1016 / j.physletb.2009.12.022. S2CID 13820581.
^ П.А. Зыла және т.б. (Particle Data Group), Prog. Теория. Exp. Физ. 2020, 083C01 (2020), https://pdg.lbl.gov/2020/listings/rpp2020-list-higgs-boson.pdf
^ Харст, Ульрих; Reuter, Martin (2011). «QED QEG-пен біріктірілген». Жоғары энергетикалық физика журналы. 2011 (5): 119. arXiv:1101.6007. Бибкод:2011JHEP ... 05..119H. дои:10.1007 / JHEP05 (2011) 119. S2CID 118480959.
^ Кристиансен, Николай; Эйхорн, Астрид (2017). «U (1) ұсақ-түйек мәселесінің асимптотикалық қауіпсіз шешімі». Физика хаттары. 770: 154–160. arXiv:1702.07724. Бибкод:2017PhLB..770..154C. дои:10.1016 / j.physletb.2017.04.047. S2CID 119483100.
^ Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2000). «Ренормализация тобы жақсартылған ғарыштық уақыт». Физикалық шолу D. 62 (4): 043008. arXiv:hep-th / 0002196. Бибкод:2000PhRvD..62d3008B. дои:10.1103 / PhysRevD.62.043008. S2CID 119434022.
^ Ройтер, Мартин; Вейер, Холгер (2004). «Ньютонның тұрақты, жақсартылған гравитациялық әрекеттері және галактиканың айналу қисықтары». Физикалық шолу D. 70 (12): 124028. arXiv:hep-th / 0410117. Бибкод:2004PhRvD..70l4028R. дои:10.1103 / PhysRevD.70.124028. S2CID 17694817.
^ Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2002). «Планк дәуірінің космологиясы кванттық ауырлық үшін ренормалдану тобынан». Физикалық шолу D. 65 (4): 043508. arXiv:hep-th / 0106133. Бибкод:2002PhRvD..65d3508B. дои:10.1103 / PhysRevD.65.043508. S2CID 8208776.
^ Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2007). «Іске қосылған космологиялық тұрақтының энтропия қолтаңбасы». Космология және астробөлшектер физикасы журналы. 2007 (8): 024. arXiv:0706.0174. Бибкод:2007JCAP ... 08..024B. дои:10.1088/1475-7516/2007/08/024. S2CID 14511425.
^ Вайнберг, Стивен (2010). «Асимптотикалық қауіпсіз инфляция». Физикалық шолу D. 81 (8): 083535. arXiv:0911.3165. Бибкод:2010PhRvD..81h3535W. дои:10.1103 / PhysRevD.81.083535. S2CID 118389030.

[1] Кэллоуэй, Д .; Petronzio, R. (1987). «Хиггстің стандартты моделін болжауға бола ма?» (PDF). Ядролық физика B. 292: 497–526. Бибкод:1987NuPhB.292..497C. дои:10.1016/0550-3213(87)90657-2.

[2] Шапошников, Михаил; Веттерих, Христоф (2010). «Ауырлық күшінің асимптотикалық қауіпсіздігі және Хиггс бозон массасы». Физика хаттары. 683 (2–3): 196–200. arXiv:0912.0208. Бибкод:2010PhLB..683..196S. дои:10.1016 / j.physletb.2009.12.022. S2CID 13820581.

[3] П.А. Зыла және т.б. (Particle Data Group), Prog. Теория. Exp. Физ. 2020, 083C01 (2020), https://pdg.lbl.gov/2020/listings/rpp2020-list-higgs-boson.pdf

[4] Харст, Ульрих; Reuter, Martin (2011). «QED QEG-пен біріктірілген». Жоғары энергетикалық физика журналы. 2011 (5): 119. arXiv:1101.6007. Бибкод:2011JHEP ... 05..119H. дои:10.1007 / JHEP05 (2011) 119. S2CID 118480959.

[5] Кристиансен, Николай; Эйхорн, Астрид (2017). «U (1) ұсақ-түйек мәселесінің асимптотикалық қауіпсіз шешімі». Физика хаттары. 770: 154–160. arXiv:1702.07724. Бибкод:2017PhLB..770..154C. дои:10.1016 / j.physletb.2017.04.047. S2CID 119483100.

[6] Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2000). «Ренормализация тобы жақсартылған ғарыштық уақыт». Физикалық шолу D. 62 (4): 043008. arXiv:hep-th / 0002196. Бибкод:2000PhRvD..62d3008B. дои:10.1103 / PhysRevD.62.043008. S2CID 119434022.

[7] Ройтер, Мартин; Вейер, Холгер (2004). «Ньютонның тұрақты, жақсартылған гравитациялық әрекеттері және галактиканың айналу қисықтары». Физикалық шолу D. 70 (12): 124028. arXiv:hep-th / 0410117. Бибкод:2004PhRvD..70l4028R. дои:10.1103 / PhysRevD.70.124028. S2CID 17694817.

[8] Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2002). «Планк дәуірінің космологиясы кванттық ауырлық үшін ренормалдану тобынан». Физикалық шолу D. 65 (4): 043508. arXiv:hep-th / 0106133. Бибкод:2002PhRvD..65d3508B. дои:10.1103 / PhysRevD.65.043508. S2CID 8208776.

[9] Бонанно, Альфио; Ройтер, Мартин (2007). «Іске қосылған космологиялық тұрақтының энтропия қолтаңбасы». Космология және астробөлшектер физикасы журналы. 2007 (8): 024. arXiv:0706.0174. Бибкод:2007JCAP ... 08..024B. дои:10.1088/1475-7516/2007/08/024. S2CID 14511425.

[10] Вайнберг, Стивен (2010). «Асимптотикалық қауіпсіз инфляция». Физикалық шолу D. 81 (8): 083535. arXiv:0911.3165. Бибкод:2010PhRvD..81h3535W. дои:10.1103 / PhysRevD.81.083535. S2CID 118389030.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]