Jump to content

Слабая вселенная

(Перенаправлено из Weakless Universe )

Бесслабая вселенная — это гипотетическая вселенная , не содержащая слабых взаимодействий , но в остальном очень похожая на нашу собственную Вселенную.

В частности, бесслабая Вселенная построена таким образом, чтобы иметь атомную физику и химию, идентичную стандартной атомной физике и химии. Динамика слабой Вселенной включает в себя период нуклеосинтеза Большого взрыва , звездообразования , звезд с достаточным количеством топлива, чтобы гореть в течение миллиардов лет, звездного ядерного синтеза тяжелых элементов , а также сверхновых , которые распределяют тяжелые элементы в межзвездной среде.

Мотивация и антропика

[ редактировать ]

Сила слабого взаимодействия — выдающаяся проблема современной физики элементарных частиц . Теория в идеале должна объяснить, почему слабое взаимодействие на 32 порядка сильнее гравитации ; это известно как проблема иерархии . Существуют различные модели, которые решают проблему иерархии динамическим и естественным образом, например, суперсимметрия , разноцветный цвет , искривленные дополнительные измерения и так далее.

Альтернативный подход к объяснению проблемы иерархии состоит в использовании антропного принципа : предполагается, что существует множество других участков Вселенной (или Мультивселенной ), в которых физика сильно отличается. В частности, можно предположить, что в « ландшафте » возможных вселенных есть такие, в которых слабое взаимодействие имеет силу, отличную от нашей. В таком сценарии наблюдатели, по-видимому, будут развиваться везде, где только смогут. Если наблюдаемая сила слабого взаимодействия жизненно важна для появления наблюдателей, это могло бы объяснить, почему слабое взаимодействие действительно наблюдается с такой силой. Барр и другие утверждали [ нужна ссылка ] что если позволить масштабу нарушения электрослабой симметрии варьироваться между вселенными, сохраняя при этом все остальные параметры фиксированными, атомная физика изменится таким образом, что не допустит существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Антропные аргументы в последнее время получили поддержку благодаря осознанию того, что теория струн имеет множество возможных решений, или вакуумов, называемых « струнным ландшафтом », а также благодаря предсказанию Стивеном Вайнбергом космологической постоянной с помощью антропных рассуждений. [ нужна ссылка ]

Гипотетическая Вселенная без слабого взаимодействия призвана служить контрпримером антропному подходу к проблеме иерархии. Для этой « бесслабой вселенной » другие параметры изменяются по мере изменения масштаба электрослабого нарушения. Действительно, теория струн предполагает, что ландшафт очень велик и разнообразен. Мнимая обитаемость слабой Вселенной подразумевает, что антропные рассуждения сами по себе не могут объяснить проблему иерархии, если только имеющиеся вакуумы в ландшафте не будут строго ограничены по какой-либо другой причине.

Препятствия

[ редактировать ]

Бесслабые звезды

[ редактировать ]

Одним из самых больших препятствий для обитаемой и слабой Вселенной является необходимое существование звезд. Звезды главной последовательности работают путем слияния двух протонов с дейтерием в качестве первого шага, который происходит посредством слабых взаимодействий. В бессильной вселенной Харника, Крибса и Переса [1] Это преодолевается за счет обеспечения высокого соотношения первичного дейтерия к водороду во время нуклеосинтеза Большого взрыва (BBN). Это позволяет создавать долгоживущие звезды, питаемые прямым сгоранием протонов дейтерия до гелия, которое происходит за счет сильных взаимодействий. Высокое начальное соотношение дейтерий/водород (~1:3 по массе) достигается за счет простого уменьшения общего соотношения барионов и фотонов, что позволяет производить дейтерий BBN при более низкой температуре, когда кулоновский барьер защищает дейтерий от немедленного синтеза в 4
Он
.

Обилие кислорода

[ редактировать ]

Другая потенциальная проблема для безслабой Вселенной состоит в том, что взрывы сверхновых обязательно безнейтрино. Полученная в результате эффективность производства и рассеивания тяжелых элементов (в частности, кислорода) в межзвездной среде для последующего включения в обитаемые планеты была подвергнута сомнению Клавелли и Уайтом. [2]

Бариогенез

[ редактировать ]

Бариогенез и лептогенез в рамках Стандартной модели основаны на слабом взаимодействии: чтобы материя не была уничтожена антиматерией в самой ранней Вселенной, Вселенная должна была либо начинаться с разным количеством каждого из них (т. е. с начальным ненулевым барионным число), или признать условия Сахарова бариогенезом. В последнем случае есть два варианта:

  • Сохранение барионного числа нарушается пертурбативно , так что лагранжиан включает явные взаимодействия, не сохраняющие барионное число. Чтобы предотвратить быстрый распад протона , это взаимодействие должно происходить либо с тяжелыми экзотическими частицами , которые также в изобилии создаются во Вселенной и особым образом взаимодействуют с барионной материей, либо с очень слабыми, либо с обоими. Если частицы, взаимодействующие с барионами, не взаимодействуют сильно (и/или электромагнитно), то сильное взаимодействие (и/или электромагнитное взаимодействие) должно быть частью более крупной, спонтанно нарушенной калибровочной симметрии.
  • Сохранение барионного числа нарушается непертурбативно, то есть квантовой аномалией . По крайней мере, одним из таких механизмов является киральная аномалия , которая требует существования слабого взаимодействия или, по крайней мере, чего-то очень похожего на него: [3]
    • Должно существовать киральное калибровочное взаимодействие, в котором фермионы находятся в своем фундаментальном представлении.
    • Чтобы не быть аномальной самой (поскольку аномалия калибровочного взаимодействия приводит к несогласованности), калибровочная группа сильно ограничена, при этом симметрия SU (2) является единственным вариантом среди групп SU (N).
    • Массовые термины нарушают киральную симметрию, поэтому для того, чтобы барионные массы были возможны, киральное калибровочное взаимодействие должно быть спонтанно нарушено, что приводит к механизму Хиггса .
    • Поскольку электромагнитная и сильная калибровочные группы также должны быть неаномальными, это приводит к дополнительным ограничениям. Например, если сумма электромагнитных зарядов всех типов кварков положительна (в более общем смысле, отлична от нуля), то должны быть дополнительные отрицательно заряженные частицы, связанные с киральной калибровочной группой, которая также будет создана в ходе бариогенеза - а именно лептоны.

Харник, Крибс и Перес утверждают, что Стандартная модель также не объясняет наблюдаемый размер барионной асимметрии и что их модель бесслабой Вселенной фокусируется только на времени, когда асимметрия уже существует. [1]

  1. ^ Jump up to: а б Харник, Рони; Крибс, Грэм; Перес, Гилад (2006). «Вселенная без слабых взаимодействий». Физический обзор D . 74 (3). 035006. arXiv : hep-ph/0604027 . Бибкод : 2006PhRvD..74c5006H . дои : 10.1103/PhysRevD.74.035006 . S2CID   14340180 .
  2. ^ Клавелли, Л.; Уайт, RE III (5 сентября 2006 г.). «Проблемы в слабой вселенной». arXiv : hep-ph/0609050v1 .
  3. ^ Пескин, М. (2018). Введение в квантовую теорию поля. ЦРК Пресс.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4033ba46d84793eaef5c29757344a0f1__1706101920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/40/f1/4033ba46d84793eaef5c29757344a0f1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Weakless universe - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)