Эрик Вайнберг

Не путать с Эриком Вайнбергом .

Эрик Джеймс Вайнберг
Рожденный	( 1947-08-29 ) 29 августа 1947 г. Оссининг, Нью-Йорк , США
Альма-матер	Манхэттенский колледж Гарвардский университет
Известный	Потенциал Коулмана-Вайнберга Метрика Ли – Вайнберга – Йи
Научная карьера
Поля	Теоретическая физика
Учреждения	Колумбийский университет
Докторантура	Сидни Коулман

Эрик Дж. Вайнберг (родился 29 августа 1947 г.) — физик-теоретик и профессор физики Колумбийского университета .

Вайнберг получил степень бакалавра Манхэттенского колледжа в 1968 году. Он получил степень доктора философии. из Гарвардского университета в 1973 году. под руководством Сиднея Коулмана , вместе с которым он открыл механизм Коулмана-Вайнберга спонтанного нарушения симметрии в квантовой теории поля . Вайнберг работает над различными разделами теории высоких энергий, включая черные дыры , вихри , теорию Черна-Саймонса , магнитные монополи в калибровочных теориях и космическую инфляцию . Он также является редактором журнала Physical Review D и приглашенным научным сотрудником Корейского института перспективных исследований (KIAS).

Академическая карьера

Получив докторскую степень, Вайнберг поступил в Институт перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, в качестве постдокторанта. В 1975 году он стал доцентом физики Колумбийского университета. В 1987 году ему было присвоено звание профессора. С 2002 по 2006 год Вайнберг занимал должность заведующего физическим факультетом Колумбийского университета. Вайнберг все еще активно исследует монополи БПС и вакуумный распад .

Известные работы

Вайнберг работал над различными разделами теоретической физики высоких энергий, включая теорию спонтанного нарушения симметрии , инфляцию , теорию суперсимметричных солитонов и теорию распада вакуума посредством зарождения квантовых/тепловых пузырей.

Потенциал Коулмана-Вайнберга

Спонтанное нарушение симметрии происходит в теории, когда состояние с наименьшей энергией не имеет столько симметрий, сколько сама теория, поэтому мы видим вырожденные вакуумы, связанные коэффициентом между симметрией теории и симметрией состояния, и частица Спектр классифицируется по группе симметрии низшего энергетического состояния (вакуума). В случае, если фактор может быть параметризован непрерывным параметром(ами), локальные флуктуации этих параметров можно рассматривать как бозонные возбуждения (если симметрия бозонная), обычно называемые бозоном Голдстоуна , что имеет глубокие последствия. При соединении с калибровочными полями эти бозоны смешиваются с продольными поляризациями калибровочных полей и придают полям массу. Именно так работает механизм Хиггса .

Обычно способ реализовать спонтанное нарушение симметрии состоит в том, чтобы ввести скалярное поле, имеющее тахионный массовый параметр, классически, тогда классический вакуум - это решение, которое остается в нижней части потенциала, с ведущим квантовым вкладом из принципа неопределенности, вакуум можно рассматривать как гауссовский волновой пакет вокруг самой низкой точки потенциала.

Возможность, на которую указали Коулман и Э.Вайнберг, заключается в том, что даже на классическом уровне масса скалярного поля настраивается на ноль, квантовая коррекция способна изменить эффективный потенциал, поворачивая точку, обладающую всей симметрией поля. теории от локального минимума к максимуму и генерировать новые минимумы (вакуум) в конфигурациях с меньшей симметрией. Поэтому спонтанное нарушение симметрии может иметь чисто квантовую природу.

Еще один важный момент, касающийся механизма, заключается в том, что потенциал остается неизменным с квантовой поправкой, если мы вводим соответствующий контрчлен для отмены перенормировки массы, с переходом минимум/максимум, индуцированным логарифмическим членом,

$V(\phi )={\frac {\lambda }{4!}}\phi ^{4}+{\frac {\lambda ^{2}\phi ^{4}}{256\pi ^{2}}}\left(\ln {\frac {\phi ^{2}}{M^{2}}}-{\frac {25}{6}}\right).$

Поэтому это дает естественную арену для идеи медленной инфляции, выдвинутой Линде, Альбрехтом и Стейнхардтом, которая до сих пор играет доминирующую роль среди теорий ранней Вселенной.

Пространственная трансмутация

В оригинальной статье Коулмана-Вайнберга, а также в диссертации Эрика Вайнберга Коулман и Вайнберг обсуждали перенормировку связей в различных теориях и ввели концепцию «размерной трансмутации» - выполнение констант связи придает некоторую связь. определяется произвольным масштабом энергии, поэтому, хотя классически начинают с теории, в которой имеется несколько произвольных безразмерных констант, в итоге получают теорию с произвольным размерным параметром.

Проблема изящного выхода из старой инфляции

В статье с Аланом Гутом Эрик Вайнберг обсуждал возможность прекращения инфляции путем термализации вакуумных пузырей при космологическом фазовом переходе .

Первоначальное предложение инфляции заключалось в том, что фаза экспоненциального роста заканчивается зарождением пузырьков Коулмана-де Люччиа с низкой энергией вакуума, эти пузырьки сталкиваются и термализуются, оставляя однородную Вселенную с высокой температурой. Однако, поскольку экспоненциальный рост Вселенной, близкой к де Ситтеру, разжижает зародившиеся пузыри, не очевидно, что пузыри действительно объединятся; фактически Гут и Вайнберг доказали следующие утверждения:

• «Если скорость нуклеации достаточно медленная по сравнению со скоростью расширения, то вероятность того, что какая-либо определенная точка во Вселенной окажется внутри кластера пузырьков бесконечного объема, исчезнет. ставка маленькая"
• «В любой заранее выбранной системе координат любой типичный пузырь будет доминировать в своем собственном кластере. Другими словами, для любого пузыря вероятность того, что кластер, к которому он принадлежит, выйти за пределы этого пузыря на большое координатное расстояние, подавляется, когда скорость нуклеации равна маленький"

Второе утверждение предполагает, что в фиксированной координате любой выбранный пузырек будет самым большим в своем кластере, но это утверждение зависит от координаты: после выбора пузыря всегда можно найти другую координату, в которой в том же кластере есть пузыри большего размера. .

Согласно этим утверждениям, если скорость зарождения пузырьков мала, мы получим пузырьки, которые образуют кластеры и не будут сталкиваться друг с другом, причем выделение тепла от распада вакуума, запасаемое в доменных стенках, совершенно отличается от того, что происходит в доменных стенках. горячий Большой взрыв начинается с.

Эта проблема, называемая «проблемой плавного выхода», позже независимо обсуждалась Хокингом, Моссом и Стюартом. затем решено предложением Линде о новой инфляции, Абрехт и Штейнхардт, который использует механизм Коулмана-Вайнберга для создания инфляционного потенциала, удовлетворяющего условиям медленного вращения.

Метрика Ли – Вайнберга – Йи

Существование магнитных монополей уже давно стало интересной и глубокой возможностью. Такие солитоны потенциально могли бы объяснить квантование электрического заряда, как указал Дирак; они могут возникать как классические решения в калибровочных теориях, как указывали Поляков и Т Хоофт; и неспособность их обнаружить является одной из причин, по которой предлагается период инфляции перед горячей фазой Большого взрыва.

Динамика решений магнитных монополей особенно проста, когда теория находится на пределе BPS - когда ее можно расширить, включив в нее фермионные сектора, чтобы сформировать суперсимметричную теорию. В этих случаях мультимонопольные решения могут быть получены явно: монополи в системе в основном свободны, поскольку взаимодействие, опосредованное полем Хиггса, компенсируется калибровочным взаимодействием. в случае максимально разбитой калибровочной группы на $U(1)^{k}$, мультимонопольное решение можно рассматривать как слабо взаимодействующие частицы, каждая из которых несет $U(1)$ фазового фактора, поэтому при рассмотрении низкоэнергетических процессов общее число степеней свободы для n монополей равно 4n, в 4-мерном пространстве-времени — 3 для пространственного положения и одна для фазового фактора. Динамику можно свести к движению внутри 4n-мерного пространства с нетривиальной метрикой из взаимодействий между монополями, так называемой «аппроксимации пространства модулей».

Эрик Вайнберг вместе с Кимён Ли и Пильджин Йи выполнили расчет метрики пространства модулей в случае хорошо разделенных монополей с произвольной большой компактной калибровочной группой. ${\mathcal {G}}$ максимально разбит на произведения U(1) и утверждал, что в некоторых определенных случаях метрика может быть точной, что справедливо для переполненной монопольной системы. Этот расчет известен как «метрика Ли – Вайнберга – Йи».

Избранные статьи и книги

• «Классические решения в квантовой теории поля» (2012) http://www.cup.cam.ac.uk/aus/catalogue/catalogue.asp?isbn=9781139574617&ss=exc
• Коулман, Сидни; Вайнберг, Эрик (1973). «Радиационные поправки как причина спонтанного нарушения симметрии». Физический обзор D . 7 (6): 1888. arXiv : hep-th/0507214 . Бибкод : 1973PhRvD...7.1888C . doi : 10.1103/PhysRevD.7.1888 . S2CID   6898114 .
• Гут, Алан Х.; Вайнберг, Эрик Дж. (1983). «Могла ли Вселенная оправиться от медленного фазового перехода первого рода?». Ядерная физика Б . 212 (2): 321–64. Бибкод : 1983НуФБ.212..321Г . дои : 10.1016/0550-3213(83)90307-3 .
• Джекив, Р.; Вайнберг, Эрик Дж. (1990). «Самодвойственные вихри Черна-Саймонса». Письма о физических отзывах . 64 (19): 2234–2237. Бибкод : 1990PhRvL..64.2234J . doi : 10.1103/PhysRevLett.64.2234 . ПМИД   10041622 .
• Ли, Кимён; Вайнберг, Эрик Дж.; Йи, Пильджин (1996). «Пространство модулей многих монополей БПС для произвольных калибровочных групп». Физический обзор D . 54 (2): 1633–1643. arXiv : hep-th/9602167 . Бибкод : 1996PhRvD..54.1633L . дои : 10.1103/PhysRevD.54.1633 . ПМИД   10020838 . S2CID   18211585 .
• Вайнберг, Эрик Дж.; Йи, Пильджин (2007). «Динамика магнитного монополя, суперсимметрия и двойственность». Отчеты по физике . 438 (2–4): 65–236. arXiv : hep-th/0609055 . Бибкод : 2007PhR...438...65W . дои : 10.1016/j.physrep.2006.11.002 . S2CID   119508631 .

Внешние ссылки

• Персональная домашняя страница
• Веб-страница в КИАС