Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Considering Proposals for Why Dimensions Sometimes Uncurl

Рассмотрение предположений, почему измерения иногда распрямляются

Большинство предположений теории струн были основаны на концепции того, что дополнительные измерения, требуемые теорией, свернуты и так малы, что они не могут наблюдаться.

С М-теорией и миром бран, возможно преодолеть это ограничение.

Было предложено несколько сценариев, чтобы попытаться описать математически согласованную версию М-теории, которая бы позволила дополнительным измерениям быть вытянутыми.

Если какой-либо из этих сценариев верен, то они содержат глубокие выводы того, как (и где) физикам стоило бы поискать дополнительные измерения теории струн.

Измеримые измерения

Одну модель, которая получила довольно много внимания, предложили в 1998 Савас Димопулос, Нима Аркани-Хамед и Гия Двали.

В этой теории, некоторые из дополнительных измерений могли достигать миллиметра и без противоречия известным экспериментам, это означало, что возможно наблюдать их эффекты в экспериментах проведенных в Большом Адронном Коллайдере (БАК) в ЦЕРНе.

(Это предположение не имеет уникального названия, но я называю его MDM (millimeter dimension model) для модели с миллиметровым измерением.

Кто знает, может это войдет в моду!)

Когда Димопулос представил MDM в 1998 на конференции по суперсимметрии, это на самом деле было что то вроде диверсии.

Он делал смелое заявление: Дополнительные измерения были так же важны, если даже не больше, как и суперсимметрия.

Многие физики думали, что суперсимметрия это ключевой физический принцип, который окажется фундаментом М-теории.

Димопулос предложил, что дополнительные измерения — рассмотренные ранее как неудачная математическая сложность, чтобы игнорировать так долго, как это было возможно — могла бы быть фундаментальным физическим принципом М-теории, которую искали.

В MDM, пара дополнительных измерений могли расширятся вплоть до целого миллиметра от 3-мерной браны, на которой мы обитаем.

Если они расширяются больше, чем миллиметр, то кто-нибудь бы это уже заметил, но на миллиметре, отклонение от Ньютоновских законов гравитации были бы такими незначительными, что никто не заметил бы этого.

Потому что гравитация утекает в дополнительные измерения, это бы объяснило, почему она настолько слабее, чем силы, которые привязаны к бране.

Вот как это работает: все во вселенной застряло на нашей 3-мерной бране, за исключением гравитации, которая может выходить из нашей браны, чтобы влиять на другие измерения.

В отличие от теории струн, дополнительные измерения не будут заметны в экспериментах за исключением гравитационных проб, и в 1998, гравитация не была проверена на расстоянии менее, чем миллиметр.

Теперь, не стоит еще слишком радоваться.

Эксперименты были проведены, чтобы найти эти дополнительные измерения размером с миллиметр и, оказывается, они возможно не существуют.

Эксперименты показывают, что измерения должны быть равны как минимум десятой части миллиметра, но это все еще гораздо больше, чем в большинстве других сценариях теории струн.

Вместо требования 1019 ГэВ (гигаэлектронвольт, единица энергии), необходимых, чтобы исследовать Планковскую длинну, исследование миллиметра потребовало бы только 1,000 ГэВ — все еще в пределах диапазона БАК ЦЕРНа!

Бесконечные измерения: модель Рэндалл-Сандрума

Если измерения миллиметрового размера вскружили головы, то предложение Лизы Рэндалл и Рамана Сандрума были даже более впечатляющие.

В этих моделях Рэндалл - Сандрума, гравитация ведет себя по разному в различных измерениях, в зависимости от геометрии бран.

Еще одна теория струн: F-теория

Другая теория, которая иногда обсуждается, называется F-теория (название - это шутливая отсылка к идеи, что М в М-теории обозначает мать).

Кумрун Вафа предложил F-теорию в 1996 после того как заметил, что определенные сложные решения теории струн типа IIB могли бы быть описаны в терминах более простого решения другой теории с 12 измерениями, по сравнению с 10 измерениями суперструн или 11 измерениями М-теории.

В отличие от М-теории, где все измерения пространства-времени рассматриваются наравне, два из измерений F-теории фундаментально отличаются от оставшихся: они всегда должны быть свернуты.

Так что теперь, чтобы добраться до трех пространственных измерений, у нас есть восемь малых измерений вместо шести!

Благодаря этому, кажется, как будто бы теория становится более сложной, но на самом деле

описание F-теории много проще.

Эти восемь измерений включают не только всю информацию из предыдущих шести, но также информацию о том, какие браны существуют в решении (те настройки могли б усложнится).

Это пример общего предмета в разработки теории струн; все больше и больше теоретических деталей, таких как какие частицы существуют и как они взаимодействуют, или какие браны существуют и где, можно просто описать в терминах геометрии дополнительных измерений.

Эта геометрия много проще для понимания и анализирования.

F-теория получает больше внимания в последние несколько лет, потому что ее богатая структура допускает решения, которые воспроизводят много из явлений Стандартной Модели и Теорий Великого Объединения (смотрите главу 12 чтобы узнать больше).

В оригинальной модели Рэндалл-Сандрума, называемой RS1, они предлагают брану, которая устанавливает силу гравитации.

В этой гравитационной бране, сила гравитации чрезвычайно большая.

По мере того, как вы перемещаетесь в пятое измерение из гравитационной браны, сила гравитации ослабевает экспоненциально.

Важный аспект модели RS1 это то, что сила гравитации зависит только от позиции в пятом измерении.

Так как вся наша 3-брана (это сценарий мира бран, где мы застряли на 3-бране пространства) находится на той же пяти-мерной позиции, гравитация устойчива в 3-бране.

Во втором сценарии, называемым RS2, Рэндалл и Сандрум поняли, что 3-брана, на которой мы застряли, могла бы иметь свое собственное гравитационное влияние.

Хотя гравитоны могут дрейфовать от 3-браны в другие измерения, они не могут отдалится очень далеко, из-за тяги нашей 3-браны.

Даже при больших измерениях, эффекты гравитации, которая утекает в другие измерения, были бы невероятно малы.

Рэндалл и Сандрум назвали RS2 модель, моделью локализованной гравитации.

В обеих этих моделях, ключевая особенность это то, что гравитация на нашей собственной 3-бране фактически всегда одна и та же.

Если бы это не было так, мы бы заметили дополнительные измерения раньше.

В 2000, Лиза Рэндалл предложила другую модель вместе в Андреасом Карчем, названную локально локализованной гравитацией.

В этой модели, дополнительное измерение содержало некоторую отрицательную вакуумную энергию.

Она выходит за рамки ранних моделей, потому что позволяет гравитации быть локализованной разными способами в разных областях.

Наш локальный участок выглядит 4-мерным и имеет 4-мерную гравитацию, но другие области вселенной могли бы придерживаться другим законам.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145407

Переводчики: Swarlz