Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Большие дополнительные измерения
Материал из https://ru.wikipedia.org

Большие дополнительные измерения, ADD,LED — собирательное название теорий физики элементарных частиц, предполагающих что четырёхмерное пространство-время Стандартной модели располагается на бране, погружённой в многомерное пространство, включающее, помимо четырёхмерного пространства-времени, большие или бесконечные дополнительные измерения. Электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия действуют внутри четырёх измерений этой браны, а гравитоны, кроме того, могут распространяться через дополнительные измерения. Предполагается, что на основе таких теорий можно найти решение ряда физических проблем: проблемы иерархии, проблемы космологической постоянной и т.д.[1][2][3] Идея больших дополнительных измерений была выдвинута Нимой Аркани-Хамедом, Савасом Димопулосом и Джиа Двали в 1998 году.[4][5] Предполагается, что излучение гравитонов в дополнительные измерения позволит экспериментально проверить теорию больших дополнительных измерений на современных ускорителях при энергиях столкновения порядка ТэВ.[1][6] Один из способов проверить теорию заключается в столкновении двух протонов в Большом адронном коллайдере или электрона и позитрона в электронном ускорителе так, чтобы при их столкновении образовался гравитон, который мог бы излучиться в дополнительные измерения, что привело бы к уменьшению наблюдаемой энергии и поперечного импульса.[1] До сих пор ни один эксперимент на Большом адронном коллайдере не обнаружил подобного эффекта.[7][8][9][10][11][12]

Содержание

Проблема иерархии

Традиционно в теоретической физике энергия Планка является самой высокой энергией, и все энергии измеряются в долях энергии Планка. Существует большой разрыв между энергией гравитационных, электрослабых взаимодействий и энергией Планка (проблема иерархии).[1] В теориях больших дополнительных измерений фундаментальным параметром является не планковская масса, а массовый масштаб многомерного гравитационного взаимодействия, который может быть значительно меньше планковской массы[1] Если фундаментальный масштаб гравитационного взаимодействия близок к масштабу электрослабого взаимодействия, проверка фундаментальной теории квантовой гравитации, такой как теория струн, может быть осуществлена на таких коллайдерах, как Теватрон или БАК. [13][14][12][15][16][17][18][19][20][21][22]

Теория больших дополнительных измерений даёт альтернативное принятому в Стандартной модели объяснение механизма качелей для массы нейтрино.[23][24][25][26]

Распад протона

Серьёзной проблемой теорий больших дополнительных измерений является распад протона за очень малое время в случае масштаба квантовой гравитации порядка нескольких ТэВ.[1] Она решается введением дискретных калибровочных симметрий. [27][28][29][30][31]

Экспериментальная проверка

Анализ экспериментальных данных, полученных на Большом адронном коллайдере, сильно ограничивает допустимые параметры теорий с большими дополнительными измерениями.[7][8][9][10][11][12]

Коллаборация Fermi-LAT в 2012 году опубликовала ограничения для больших дополнительных измерений, полученные в результате астрофизических наблюдений нейтронных звёзд. Если масштаб объединения всех фундаментальных взаимодействий в ADD равен TeV, то при числе дополнительных измерений представленные ей результаты подразумевают, что топология компактификации более сложная, чем тор, т.е. все большие дополнительные измерения имеют одинаковый размер. Для плоских больших дополнительных измерений одинакового размера допускаются лишь .[32][33]

См. также

Примечания
  1. 1 2 3 4 5 6 Рубаков В. А. "Большие и бесконечные дополнительные измерения" // УФН, т. 171, с. 913–938 (2001)
  2. Барвинский А. О. "Космологические браны и макроскопические дополнительные измерения" // УФН, т. 175, с. 569–601 (2005)
  3. Shifman, M. (2010). Large Extra Dimensions: Becoming Acquainted with an Alternative 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.
  6. Hossenfelder, Sabine. Backreaction: Large Extra Dimensions – Not Dead Yet. Backreaction (21 декабря 2012). Дата обращения: 3 апреля 2019. Архивировано 3 апреля 2019 года.
  7. 1 2
  8. 1 2
  9. 1 2
  10. 1 2
  11. 1 2
  12. 1 2 3
  18. D. Bourilkov (1999). Analysis of Bhabha scattering at LEP2 and limits on low scale gravity models. 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 and diphoton production at hadron colliders and low scale gravity models. Physical Review. D62 (7): 076003. arXiv:hep-ph/9909218. Bibcode:2000PhRvD..62g6003C. doi:10.1103/PhysRevD.62.076003.
  20. T. Rizzo (1999). Using scalars to probe theories of low scale quantum gravity. Physical Review. 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. Physics Letters. 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. He; W. Repko; C. Yaun; D. Dicus (1999). Collider tests of compact space dimensions using weak gauge bosons. 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). Neutrino masses from large extra dimensions. Physical Review. D65 (2): 024032. arXiv:hep-ph/9811448. Bibcode:2002PhRvD..65b4032A. doi:10.1103/PhysRevD.65.024032. Архивировано 19 июня 2020. Дата обращения: 12 июня 2022.
  24. G. Dvali; A. Yu. Smirnov (1999). Probing large extra dimensions with neutrinos. Nuclear Physics. 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). Neutrino masses and mixings in nonfactorizable geometry. Physics Letters. 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 v3/2. arXiv:hep-ph/0007001.
  27. N. Arkani-Hamed; M. Schmaltz (2000). Hierarchies without symmetries from extra dimensions. Physical Review (Submitted manuscript). D61 (3): 033005. arXiv:hep-ph/9903417. Bibcode:2000PhRvD..61c3005A. doi:10.1103/PhysRevD.61.033005. Архивировано 12 июня 2022. Дата обращения: 12 июня 2022.
  28. N. Arkani-Hamed; Y. Grossman; M. Schmaltz (2000). Split fermions in extra dimensions and exponentially small cross-sections at future colliders. Physical Review (Submitted manuscript). D61 (11): 115004. arXiv:hep-ph/9909411. Bibcode:2000PhRvD..61k5004A. doi:10.1103/PhysRevD.61.115004.
  29. D. E. Kaplan; T. Tait (2001). New tools for fermion masses from extra dimensions. 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). Split fermions in extra dimensions and CP violation. Physics Letters. 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). Flavor at the TeV scale with extra dimensions. Physical Review D. 61 (11): 116003. arXiv:hep-ph/9909326. Bibcode:2000PhRvD..61k6003A. doi:10.1103/PhysRevD.61.116003.
  32. M. Ajello; et al. (2012). Limits on Large Extra Dimensions Based on Observations of Neutron Stars with the 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.
  33. Bijan Berenji. Search for Large Extra Dimensions Based on Observations of Neutron Stars with the Fermi-LAT (2012). Дата обращения: 12 июня 2022. Архивировано 25 октября 2021 года.


Дальнейшее чтение
Downgrade Counter