Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Вдвойне специальная теория относительности [1] [2] ( DSR ) - также называемая деформированной специальной теорией относительности или некоторыми [ кто? ] , экстра-специальная теория относительности - это модифицированная специальная теория относительности, в которой существует не только не зависящая от наблюдателя максимальная скорость ( скорость света ), но также не зависящая от наблюдателя максимальная шкала энергии ( энергия Планка ) и / или минимальная шкала длины ( планковская длина ). [3] Это контрастирует с другими лоренц-нарушающими теориями, такими как Расширение стандартной модели., где вместо этого лоренц-инвариантность нарушается из-за наличия предпочтительной системы отсчета . Основная мотивация этой теории состоит в том, что энергия Планка должна быть масштабом, в котором становятся важными еще неизвестные эффекты квантовой гравитации, и из-за инвариантности физических законов этот масштаб должен оставаться фиксированным во всех инерциальных системах отсчета. [4]

История [ править ]

Первые попытки модифицировать специальную теорию относительности путем введения длины, не зависящей от наблюдателя, были предприняты Павлопулосом (1967), который оценил эту длину примерно как 10 -15  метров . [5] [6] В контексте квантовой гравитации , Джованни Амелина Камелия (2000) представила то , что сейчас называют вдвойне специальную теорию относительности, предложив реализацию специфического сохранения инвариантности длины Планки 1,6162 × 10 −35  м . [7] [8] Это было переформулировано Ковальски-Гликманом (2001) в терминах независимой от наблюдателя массы Планка . [9] Другая модель, вдохновленная моделью Амелино-Камелии, была предложена в 2001 году Жоао Магейжо и Ли Смолином , которые также сосредоточились на неизменности энергии Планка . [10] [11]

Было осознано, что действительно существует три вида деформации специальной теории относительности, которые позволяют добиться инвариантности энергии Планка; либо как максимальная энергия, как максимальный импульс, либо и то, и другое. Модели DSR, возможно, связаны с петлевой квантовой гравитацией в 2 + 1 измерениях (два пространства, одно время), и было высказано предположение, что отношение также существует в 3 + 1 измерениях. [12] [13]

Мотивация этих предложений в основном теоретическая, основанная на следующем наблюдении: ожидается, что энергия Планка будет играть фундаментальную роль в теории квантовой гравитации ; устанавливая масштаб, при котором нельзя пренебрегать эффектами квантовой гравитации, и новые явления могут стать важными. Если специальная теория относительности должна соответствовать именно этому масштабу, разные наблюдатели наблюдали бы эффекты квантовой гравитации на разных масштабах из -за сжатия Лоренца – Фитцджеральда , что противоречит принципу, согласно которому все инерциальные наблюдатели должны иметь возможность описывать явления одним и тем же физическим способом. законы. Эта мотивация подвергалась критике на том основании, что результат преобразования Лоренца сам по себе не является наблюдаемым явлением. [4]DSR также страдает от нескольких несоответствий в формулировках, которые еще предстоит устранить. [14] [15] В частности, трудно восстановить стандартное поведение преобразования для макроскопических тел, известное как проблема футбольного мяча . Другая концептуальная трудность состоит в том, что DSR априори формулируется в импульсном пространстве . Пока нет последовательной формулировки модели в позиционном пространстве .

Прогнозы [ править ]

См. Также: Современные поиски нарушения Лоренца.

На сегодняшний день эксперименты не выявили противоречий специальной теории относительности.

Первоначально предполагалось, что обычная специальная теория относительности и двойная специальная теория относительности будут давать различные физические предсказания в процессах с высокими энергиями, и, в частности, вывод предела GZK на энергии космических лучей от далеких источников будет неверным. Тем не менее, в настоящее время установлено , что стандарт вдвойне специальной теории относительности не предсказывает любое подавление ГЗК обрезания, в отличие от моделей , где абсолютный локальный репер остальное существует, такие как эффективные теории поля , как Extension Standard-Model .

Поскольку DSR в целом (хотя и не обязательно) подразумевает энергетическую зависимость скорости света, было также предсказано, что, если есть модификации первого порядка по энергии по сравнению с массой Планка, эта энергетическая зависимость будет наблюдаемой в высокоэнергетических условиях. фотоны, достигающие Земли от далеких всплесков гамма-излучения . В зависимости от того, увеличивается или уменьшается теперь зависящая от энергии скорость света с увеличением энергии (функция, зависящая от модели), высокоэнергетические фотоны будут быстрее или медленнее, чем более низкоэнергетические. [16] Однако Fermi-LATВ эксперименте 2009 года был измерен фотон с энергией 31 ГэВ, который прибыл почти одновременно с другими фотонами той же вспышки, что исключило такие эффекты дисперсии даже выше планковской энергии. [17] Более того, утверждалось, что DSR со скоростью света, зависящей от энергии, несовместим, и эффекты первого порядка исключены уже потому, что они привели бы к нелокальным взаимодействиям частиц, которые давно наблюдались бы в физике элементарных частиц. эксперименты. [18]

относительность де Ситтера [ править ]

Основная статья: относительность де Ситтера

Поскольку группа де Ситтера естественным образом включает параметр инвариантной длины, относительность де Ситтера можно интерпретировать как пример двойной специальной теории относительности, поскольку пространство-время де Ситтера включает в себя инвариантную скорость, а также параметр длины. Однако есть фундаментальное различие: в то время как во всех моделях двойной специальной теории относительности нарушается симметрия Лоренца, в теории относительности де Ситтера она остается физической симметрией. Недостатком обычных моделей двойной специальной теории относительности является то, что они действительны только в энергетических масштабах, где обычная специальная теория относительности, как предполагается, не работает, что приводит к лоскутной теории относительности. С другой стороны, было обнаружено, что относительность де Ситтера инвариантна при одновременном изменении масштаба массы, энергии и импульса и, следовательно, справедлива во всех энергетических масштабах.

См. Также [ править ]

  • Масштаб относительности
  • Планковская шкала
  • Единицы Планка
  • Эпоха Планка
  • Симметрия Фока – Лоренца.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Amelino-Camelia, Джованни (1 ноября 2009). «Двойная специальная теория относительности: факты, мифы и некоторые ключевые открытые проблемы». Последние достижения теоретической физики . Статистическая наука и междисциплинарные исследования. 9 . С. 123–170. arXiv : 1003,3942 . DOI : 10.1142 / 9789814287333_0006 . ISBN 978-981-4287-32-6. S2CID  118855372 .
  2. ^ Amelino-Camelia, Джованни (1 июля 2002). «Двойная специальная теория относительности». Природа . 418 (6893): 34–35. arXiv : gr-qc / 0207049 . Bibcode : 2002Natur.418 ... 34А . DOI : 10.1038 / 418034a . PMID 12097897 . S2CID 16844423 .  
  3. ^ Амелино-Камелия, Г. (2010). «Двойная специальная теория относительности: факты, мифы и некоторые ключевые открытые проблемы». Симметрия . 2 (4): 230–271. arXiv : 1003,3942 . Bibcode : 2010rdtp.book..123A . DOI : 10,3390 / sym2010230 .
  4. ^ a b Хоссенфельдер, С. (2006). «Интерпретация квантовых теорий поля с минимальной шкалой длины». Physical Review D . 73 (10): 105013. arXiv : hep-th / 0603032 . Bibcode : 2006PhRvD..73j5013H . DOI : 10.1103 / PhysRevD.73.105013 . S2CID 34343593 . 
  5. ^ Павлопуло, Т. (1967). «Нарушение лоренц-инвариантности». Физический обзор . 159 (5): 1106–1110. Bibcode : 1967PhRv..159.1106P . DOI : 10.1103 / PhysRev.159.1106 .
  6. ^ Павлопуло, Т. (2005). «Наблюдаем ли мы нарушение Лоренца в гамма-всплесках?». Физика Письма Б . 625 (1–2): 13–18. arXiv : astro-ph / 0508294 . Bibcode : 2005PhLB..625 ... 13P . DOI : 10.1016 / j.physletb.2005.08.064 . S2CID 609286 . 
  7. ^ Amelino-Camelia, G. (2001). «Проверяемый сценарий относительности с минимальной длиной». Физика Письма Б . 510 (1–4): 255–263. arXiv : hep-th / 0012238 . Bibcode : 2001PhLB..510..255A . DOI : 10.1016 / S0370-2693 (01) 00506-8 .
  8. ^ Амелино-Камелия, Г. (2002). «Относительность в пространстве-времени с коротко-дистанционной структурой, управляемой независимой от наблюдателя (планковской) шкалой длины». Международный журнал современной физики D . 11 (1): 35–59. arXiv : gr-qc / 0012051 . Bibcode : 2002IJMPD..11 ... 35А . DOI : 10.1142 / S0218271802001330 . S2CID 16161466 . 
  9. ^ Ковальски-Гликман, J. (2001). «Квант массы, не зависящий от наблюдателя». Физика Буквы A . 286 (6): 391–394. arXiv : hep-th / 0102098 . Bibcode : 2001PhLA..286..391K . DOI : 10.1016 / S0375-9601 (01) 00465-0 . S2CID 118984500 . 
  10. ^ Magueijo, J .; Смолин, Л (2002). «Лоренц-инвариантность с инвариантной шкалой энергии». Письма с физическим обзором . 88 (19): 190403. arXiv : hep-th / 0112090 . Bibcode : 2002PhRvL..88s0403M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.88.190403 . PMID 12005620 . S2CID 14468105 .  
  11. ^ Magueijo, J .; Смолин, Л (2003). «Обобщенная лоренц-инвариантность с инвариантной шкалой энергии». Physical Review D . 67 (4): 044017. arXiv : gr-qc / 0207085 . Bibcode : 2003PhRvD..67d4017M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.67.044017 . S2CID 16998340 . 
  12. ^ Амелино-Камелия, Джованни; Смолин, Ли; Стародубцев, Артем (2004). «Квантовая симметрия, космологическая постоянная и феноменология планковского масштаба». Классическая и квантовая гравитация . 21 (13): 3095–3110. arXiv : hep-th / 0306134 . Bibcode : 2004CQGra..21.3095A . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 21/13/002 . S2CID 15024104 . 
  13. ^ Фрейдель, Лоран; Ковальски-Гликман, Ежи; Смолин, Ли (2004). «2 + 1 гравитация и двойная специальная теория относительности». Physical Review D . 69 (4): 044001. arXiv : hep-th / 0307085 . Bibcode : 2004PhRvD..69d4001F . DOI : 10.1103 / PhysRevD.69.044001 . S2CID 119509057 . 
  14. ^ Aloisio, R .; Galante, A .; Грилло, А.Ф .; Luzio, E .; Мендес, Ф. (2004). «Приближение к пространству-времени через скорость в двойной специальной теории относительности». Physical Review D . 70 (12): 125012. arXiv : gr-qc / 0410020 . Bibcode : 2004PhRvD..70l5012A . DOI : 10.1103 / PhysRevD.70.125012 . S2CID 2111595 . 
  15. ^ Aloisio, R .; Galante, A .; Грилло, А.Ф .; Luzio, E .; Мендес, Ф. (2005). «Заметка о DSR-подобном подходе к пространству-времени». Физика Письма Б . 610 (1–2): 101–106. arXiv : gr-qc / 0501079 . Bibcode : 2005PhLB..610..101A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2005.01.090 . S2CID 119346228 . 
  16. ^ Амелино-Камелия, G .; Смолин, Л. (2009). «Перспективы ограничения дисперсии квантовой гравитации с ближайшими наблюдениями». Physical Review D . 80 (8): 084017. arXiv : 0906.3731 . Bibcode : 2009PhRvD..80h4017A . DOI : 10.1103 / PhysRevD.80.084017 . S2CID 9533538 . 
  17. ^ Сотрудничество Fermi LAT (2009). «Предел изменения скорости света, возникающий из-за эффектов квантовой гравитации». Природа . 462 (7271): 331–334. arXiv : 0908.1832 . Bibcode : 2009Natur.462..331A . DOI : 10,1038 / природа08574 . PMID 19865083 . S2CID 205218977 .  
  18. ^ Хоссенфельдер, С. (2009). "Бокс-проблема в деформированной специальной теории относительности". arXiv : 0912.0090 [ gr-qc ].

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Амелино-Камелия, Г. (2002). «Двойная специальная теория относительности: первые результаты и ключевые открытые проблемы». Международный журнал современной физики D . 11 (10): 1643–1669. arXiv : gr-qc / 0210063 . Bibcode : 2002IJMPD..11.1643A . DOI : 10.1142 / S021827180200302X . S2CID  43004370 .
  • Амелино-Камелия, Г. (2002). «Относительность: специальный подход». Природа . 418 (6893): 34–35. arXiv : gr-qc / 0207049 . Bibcode : 2002Natur.418 ... 34А . DOI : 10.1038 / 418034a . PMID  12097897 . S2CID  16844423 .
  • Кардоне, Ф .; Миньяни, Р. (2004). Энергия и геометрия: введение в деформированную специальную теорию относительности . World Scientific . ISBN 981-238-728-5.
  • Jafari, N .; Шариати, А. (2006). «Двойная специальная теория относительности: новая теория относительности или нет?». Материалы конференции AIP . 841 . С. 462–465. arXiv : gr-qc / 0602075 . DOI : 10.1063 / 1.2218214 .
  • Ковальски-Гликман Дж. (2005). «Введение в двойную специальную теорию относительности». Эффекты планковского масштаба в астрофизике и космологии . Конспект лекций по физике. 669 . С. 131–159. arXiv : hep-th / 0405273 . DOI : 10.1007 / b105189 . ISBN 978-3-540-25263-4.
  • Смолин, Ли. (2006). «Глава 14. Опираясь на Эйнштейна». Проблема с физикой: расцвет теории струн, падение науки и что будет дальше . Бостон, Массачусетс: Хоутон Миффлин. ISBN 978-0-618-55105-7. OCLC  64453453 .Смолин пишет для непрофессионала краткую историю развития DSR и его связи с теорией струн и космологией .

Внешние ссылки [ править ]

  • Двойная специальная теория относительности на arxiv.org