Braanikosmologia

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Braanikosmologia viittaa moniin hiukkasfysiikan ja kosmologian teorioihin, jotka ovat yhteydessä säieteoriaan, supersäieteoriaan ja M-teoriaan.

Braani ja bulk[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääidea on se, että näkyvä neliulotteinen universumi rajoittuu braaniin korkeaulotteisemmassa avaruudessa, jota kutsutaan "bulkiksi" tai "hyperavaruudeksi". Jos lisäulottuvuudet ovat kompakteja, havaitussa universumissa on lisäulottuvuuksia ja silloin ei ole tarpeen puhua bulkista. Bulkkimallissa ainakin osa lisäulottuvuuksista on laajakantoisia (mahdollisesti äärettömiä) ja muut braanit voivat liikkua bulkin läpi. Vuorovaikutus bulkin ja mahdollisesti muiden braanien kanssa voi vaikuttaa omaan braaniimme luoden standardikosmologiamallien ulottumattomissa olevia ilmiöitä.

Miksi gravitaatio on heikko ja kosmologinen vakio on pieni[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jotkin suureen lisäulottuvuuden ideaan perustuvat braanikosmologian versiot voivat selittää gravitaation heikkouden verrattuna muihin luonnon perusvoimiin. Näin ollen braanikosmologiateoria ratkaisee niin kutsutun hierarkia-ongelman. Braanimallissa muut kolme ydinvoimaa (elektromagnetismi, heikko vuorovaikutus ja vahva vuorovaikutus) ovat kiinnitettyinä braaniin, mutta gravitaatio ei ole sidottuna braaniin, vaan ulottuu koko aika-avaruuteen jota kutsutaan bulkiksi. Suurin osa gravitaatiovoimasta “vuotaa” braanista bulkiin. Tämän takia gravitaatiovoiman tulisi esiintyä huomattavan suurena pienessä (subatomisessa tai ainakin alle millimetrin) mittakaavassa, jossa voidaan havaita gravitaation “vuotamisilmiö”. Monet nykyiset empiiriset mittauskokeet yrittävät havaita tämän ilmiön.[1] Suurten lisädimensioiden idea yhdessä bulkin sypersymmetrian kanssa näyttäisi olevan lupaava ratkaisemaan kosmologisen vakion ongelman.[2][3][4]

Braanikosmologiamallit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yksi ensimmäisistä yrityksistä soveltaa braanikosmologiaa osaksi fysiikan teorioita oli vuonna 1983.[5]

Kirjoittajat käsittelevät mahdollisuutta, että universumi koostuisi ulottuvuudesta, mutta tavalliset hiukkaset olisivat rajoitettuja potentiaalivalliin. Potentiaalivalli on kapea :ssä suunnassa ja tasainen kolmessa ulottuvuudessa. Kirjoittajat ehdottivat viisiulotteista mallia.

Vuosina 1998-99 Merab Gogberashvili julkaisi arXiv:ssä monia artikkeleita, joissa hän osoitti, että jos universumin koostumuksen voidaan ajatella olevan viisiulotteiseen avaruuteen ulottuva ohut kuori (matemaattinen synonyymi "braanille"), on mahdollista muotoilla hiukkasfysiikan teoria, joka vastaa viisiulotteista kosmologista vakiota ja universumin paksuutta. Täten antaen vastauksen hierarkiaongelmaan.[6][7][8] Samoissa artikkeleissa todistettiin, että universumin neljäs ulottuvuus johtuu matemaattisesta stabiliteetin vaatimuksesta, koska Einsteinin kenttäyhtälöiden lisäkomponentti määrittää rajoitetun ratkaisun materiakentille, mikä on ristiriidassa yhtä stabiilisuusehtoa vastaan.

Vuonna 1999 ehdotettiin samankaltaista Randall–Sundrum mallia (RS1 ja RS2). Nämä braanikosmologian mallit ovat herättäneet huomattavaa kiinnostusta.

Myöhemmin myös pre-big bang, ekpyroottisen ja syklisen universumin teoriat luotiin. Ekpyroottisen teorian mukaan havaittava maailmankaikkeus syntyi, kun kaksi samansuuntaista braania törmäsivät.[9]

Kokeelliset mittaukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tähän asti ei ole havaittu näyttöä suurista lisäulottuvuuksista, kuten Randall–Sundrum -mallit edellyttävät. Joulukuussa 2010 suoritetut mittaukset Large Hadron Colliderilla (“suom. suuri hardronitörmäytin”) ja analyysit eivät olleet suotuisia suurten lisäulottuvuuksien olemassaololle.[10]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Session D9 - Experimental Tests of Short Range Gravitation.
  2. Aghababaie, Burgess, Parameswaran, Quevedo (2003-04-29). "Towards a naturally small cosmological constant from branes in 6-D supergravity". Nucl.Phys. B680 (2004) 389-414. 
  3. Burgess, van Nierop (2011-08-01). "Technically Natural Cosmological Constant From Supersymmetric 6D Brane Backreaction". Phys.Dark Univ. 2 (2013) 1-16. 
  4. Burgess, van Nierop, Parameswaran, Salvio, Williams (2012-10-19). "Accidental SUSY: Enhanced Bulk Supersymmetry from Brane Back-reaction". JHEP 1302 (2013) 120. 
  5. V. A. Rubakov and M. E. Shaposhnikov,Do we live inside a domain wall?, Physics Letters B 125 (1983) 136–138.
  6. M. Gogberashvili, Hierarchy problem in the shell universe model, Arxiv:hep-ph/9812296.
  7. M. Gogberashvili, Our world as an expanding shell, Arxiv:hep-ph/9812365.
  8. M. Gogberashvili, Four dimensionality in noncompact Kaluza–Klein model, Arxiv:hep-ph/9904383.
  9. Musser, George. "A Recycled Universe: Crashing branes and cosmic acceleration may power an infinite cycle in which our universe is but a phase", Scientific American Inc., 2002-02-11. 
  10. CMS Collaoration, "Search for Microscopic Black Hole Signatures at the Large Hadron Collider", http://arxiv.org/abs/1012.3375

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Brane cosmology