Физические приложения асимптотически безопасной гравитации

Асимптотическая безопасность подход к квантовой гравитации дает непертурбативное понятие перенормировки для того , чтобы найти последовательную и прогностическую квантовую теорию поля в гравитационном взаимодействии и пространственно - временной геометрии. Он основан на нетривиальной неподвижной точке соответствующего потока ренормгруппы (РГ), такой, что текущие константы связи приближаются к этой неподвижной точкев ультрафиолетовом (УФ) пределе. Этого достаточно, чтобы избежать расхождений в физических наблюдаемых. Более того, он обладает предсказательной силой: обычно произвольная начальная конфигурация констант связи, заданная в некотором масштабе RG, не переходит в фиксированную точку для увеличения масштаба, но подмножество конфигураций может иметь желаемые свойства UV. По этой причине возможно, что - при условии, что конкретный набор связей был измерен в ходе эксперимента - требование асимптотической безопасности фиксирует все оставшиеся связи таким образом, чтобы приближаться к фиксированной точке UV.

Асимптотическая безопасность, если она реализована в природе, имеет далеко идущие последствия во всех областях, где следует ожидать квантовых эффектов гравитации. Однако их исследования все еще находятся в зачаточном состоянии. К настоящему времени существуют некоторые феноменологические исследования, касающиеся последствий асимптотической безопасности, например, в физике элементарных частиц , астрофизике и космологии .

Асимптотическая безопасность и параметры стандартной модели [ править ]

Масса бозона Хиггса [ править ]

Стандартная модель в сочетании с асимптотической безопасностью может быть действительными до сколь угодно высоких энергий. Исходя из предположения, что это действительно так, можно сделать утверждение о массе бозона Хиггса . ^[1] Первые конкретные результаты были получены Шапошниковым и Веттерихом в 2010 году. ^[2] В зависимости от знака аномальной размерности, вызванной гравитацией, есть две возможности: Для массы Хиггса ограничивается окном . Если же, с другой стороны, что является предпочтительной возможностью, необходимо принять значение${\ displaystyle A _ {\ lambda}}$${\ displaystyle A _ {\ lambda} <0}$${\ displaystyle m _ {\ text {H}}}$${\ displaystyle 126 \, {\ text {ГэВ}} <m _ {\ text {H}} <174 \, {\ text {ГэВ}}}$${\ displaystyle A _ {\ lambda}> 0}$${\ displaystyle m _ {\ text {H}}}$

${\ displaystyle m _ {\ text {H}} = 126 \, {\ text {ГэВ}},}$

с погрешностью всего в несколько ГэВ. В этом духе можно рассматривать предсказание асимптотической безопасности. Результат удивительно хорошо согласуется с последними экспериментальными данными, измеренными в ЦЕРНе в 2013 году коллаборациями ATLAS и CMS , где было определено значение. ^[3]${\ displaystyle m _ {\ text {H}}}$${\ displaystyle m _ {\ text {H}} = 125,10 \ \ pm 0,14 \, {\ text {ГэВ}}}$

Постоянная тонкой структуры [ править ]

Принимая во внимание гравитационную поправку к работающим на постоянной тонкой структуры с квантовой электродинамики , Хэрст и Reuter смогли изучить воздействие асимптотической безопасности на инфракрасном (ренормируемой) значения . ^[4] Они нашли две неподвижные точки, подходящие для построения асимптотической безопасности, обе из которых предполагают хороший УФ-предел, не сталкиваясь с сингулярностью типа полюса Ландау . Первый характеризуется исчезновением , а инфракрасное значение является свободным параметром. Однако во втором случае значение фиксированной точки не равно нулю, а его инфракрасное значение является вычислимым предсказанием теории.${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha _ {\ text {IR}}}$${\ displaystyle \ alpha}$

В более позднем исследовании Кристиансен и Эйххорн ^[5] показали, что квантовые флуктуации гравитации обычно порождают самовзаимодействия для калибровочных теорий, которые должны быть включены в обсуждение потенциального завершения ультрафиолетового излучения. В зависимости от гравитационных и калибровочных параметров они приходят к выводу, что постоянная тонкой структуры может быть асимптотически свободной и не переходить в полюс Ландау , в то время как индуцированная связь для калибровочного самодействия не имеет значения, и, таким образом, ее значение может быть предсказано. Это явный пример, в котором асимптотическая безопасность решает проблему Стандартной модели - тривиальность сектора U (1) - без введения новых свободных параметров.${\ displaystyle \ alpha}$

Асимптотическая безопасность в астрофизике и космологии [ править ]

Феноменологические последствия асимптотической безопасности можно ожидать также для астрофизики и космологии . Бонанно и Рейтер исследовали структуру горизонта черных дыр с «улучшенной ренормализационной группой » и вычислили квантово-гравитационные поправки к температуре Хокинга и соответствующей термодинамической энтропии . ^[6] С помощью РГ-улучшения действия Эйнштейна – Гильберта Рейтер и Вейер получили модифицированную версию уравнений Эйнштейна, которая, в свою очередь, приводит к модификации ньютоновского предела, дающее возможное объяснение наблюдаемых плоских кривых вращения галактик без необходимости постулировать наличие темной материи . ^[7]

Что касается космологии, Бонанно и Рейтер утверждали, что асимптотическая безопасность изменяет очень раннюю Вселенную, возможно, приводя к решению проблемы горизонта и плоскостности стандартной космологии. ^[8] Кроме того, асимптотическая безопасность обеспечивает возможность инфляции без необходимости в инфлатонном поле (пока управляется космологической постоянной ). ^[9] Было высказано предположение, что масштабная инвариантность, связанная с негауссовой фиксированной точкой, лежащей в основе асимптотической безопасности, ответственна за почти масштабную инвариантность первичных возмущений плотности.. Вайнберг проанализировал асимптотически безопасную инфляцию различными методами. ^[10]

См. Также [ править ]

• Асимптотическая безопасность в квантовой гравитации
• Квантовая гравитация
• УФ фиксированная точка

Ссылки [ править ]