Grandes dimensiones adicionales

Grandes dimensiones extra , ADD , LED - un nombre colectivo para las teorías de la física elemental, lo que sugiere que el espacio-tiempo de cuatro dimensiones del Modelo Estándar está ubicado en una brana inmersa en un espacio multidimensional, que incluye, además de espacio-tiempo de cuatro dimensiones, dimensiones extra grandes o infinitas. Las fuerzas electromagnética , fuerte y débil operan dentro de las cuatro dimensiones de esta brana, y los gravitones pueden además propagarse a través de dimensiones extra. Se supone que sobre la base de tales teorías es posible encontrar una solución a una serie de problemas físicos: el problema de la jerarquía , el problema de la constante cosmológica , etc. [1] [2] [3] La idea de las grandes dimensiones extra fue propuesta por Nima Arcani-Hamed, Savas Dimopoulos y Jia Dvali en 1998. [4] [5] Se supone que la emisión de gravitones en dimensiones extra hará posible probar experimentalmente la teoría de las grandes dimensiones extra en aceleradores modernos a energías de colisión del orden de TeV. [1] [6] Una forma de probar la teoría es hacer chocar dos protones en el Gran Colisionador de Hadrones , o un electrón y un positrón en un acelerador de electrones, de modo que la colisión produzca un gravitón que podría irradiarse a dimensiones adicionales, lo que resultaría en una disminución de la energía observable y del momento transversal. [1] Hasta ahora, ningún experimento en el Gran Colisionador de Hadrones ha encontrado tal efecto. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

El problema de la jerarquía

Tradicionalmente en la física teórica, la energía de Planck es la energía más alta y todas las energías se miden en fracciones de la energía de Planck. Existe una gran brecha entre la energía de las interacciones electrodébiles gravitatorias y la energía de Planck ( problema de jerarquía ). [1] En las teorías de las grandes dimensiones extra, el parámetro fundamental no es la masa de Planck, sino la escala de masa de la interacción gravitatoria multidimensional, que puede ser mucho menor que la masa de Planck [1] Si la escala fundamental de la interacción gravitacional está cerca de la escala de la interacción electrodébil, la verificación de la teoría fundamental de la gravedad cuántica, como la teoría de cuerdas , puede implementarse en colisionadores como el Tevatron o el LHC . [13] [14] [12] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22]

La teoría de las grandes dimensiones extra proporciona una explicación alternativa del mecanismo de oscilación de la masa del neutrino aceptado en el Modelo Estándar . [23] [24] [25] [26]

Desintegración de protones

Un grave problema de las teorías de grandes extradimensiones es la desintegración de un protón en un tiempo muy corto en el caso de una escala de gravedad cuántica del orden de varios TeV. [1] Se resuelve introduciendo simetrías de gauge discretas. [27] [28] [29] [30] [31]

Verificación experimental

Un análisis de los datos experimentales obtenidos en el Gran Colisionador de Hadrones limita severamente los parámetros permisibles de las teorías con grandes dimensiones adicionales. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

La colaboración Fermi-LAT en 2012 publicó límites sobre grandes dimensiones adicionales derivadas de observaciones astrofísicas de estrellas de neutrones. Si la escala de la unificación de todas las interacciones fundamentales en ADD es TeV, entonces dado el número de dimensiones adicionales , los resultados que se le presentan implican que la topología de compactación es más compleja que el toro, es decir todas las dimensiones extra grandes tienen el mismo tamaño. Para dimensiones adicionales planas grandes del mismo tamaño, solo . [32] [33]

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Rubakov V. A. "Dimensiones adicionales grandes e infinitas" // UFN , volumen 171, p. 913–938 (2001)
  2. ↑ Barvinsky A. O. "Branas cosmológicas y dimensiones extra macroscópicas" // UFN , volumen 175, p. 569–601 (2005)
  3. ↑ Shifman, M. (2010). "Grandes dimensiones adicionales: familiarizarse con un paradigma alternativo". Revista Internacional de Física Moderna A . 25 (2n03): 199-225. arXiv : 0907.3074 . Código Bib : 2010IJMPA..25..199S . CiteSeerX  10.1.1.314.3579 . DOI : 10.1142/S0217751X10048548 .
  4. ↑ N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali (1998). “El problema de la Jerarquía y las nuevas dimensiones al milímetro”. B429 (3-4): 263-272. arXiv : hep-ph/9803315 . Código Bib : 1998PhLB..429..263A . DOI : 10.1016/S0370-2693(98)00466-3 .
  5. ↑ N. Arkani-Hamed; S. dimopoulos; G. Dvali (1999). “Fenomenología, astrofísica y cosmología de teorías con dimensiones submilimétricas y gravedad cuántica de escala TeV”. Revisión física . D59 (8): 086004. arXiv : hep-ph/9807344 . Código Bib : 1999PhRvD..59h6004A . CiteSeerX  10.1.1.345.9889 . DOI : 10.1103/PhysRevD.59.086004 .
  6. ↑ Hossenfelder, Sabine Backreaction: Large Extra Dimensions - Not Dead Yet . Retroacción (21 de diciembre de 2012). Recuperado: 3 Abril 2019.
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  33. ↑ Bijan Berenji. Búsqueda de grandes dimensiones extra basadas en observaciones de estrellas de neutrones con el Fermi-LAT (2012).

Lecturas adicionales