Pressuron - Pressuron

Pressuron

Сочинение	Элементарная частица
Взаимодействия	Сила тяжести Электрослабый Сильный
Положение дел	Гипотетический
Теоретически	О. Минаццоли А. Хис[1]
Масса	?
Электрический заряд	0
Вращение	0

В давление это гипотетический скалярная частица который связан как с гравитацией, так и с материей, о которой была высказана теория 2013 года.^[1] Хотя изначально постулировалось отсутствие потенциала самовзаимодействия, давление также является темная энергия кандидат, когда у него есть такой потенциал.^[2] Давление получило свое название от того факта, что оно отделяется от материи в безнапорных режимах,^[2] позволяя скалярно-тензорная теория гравитации, вовлекающей его, чтобы пройти испытания солнечной системы, а также тесты на принцип эквивалентности, хотя это фундаментально связано с материей. Такой механизм разделения может объяснить, почему гравитация хорошо описывается общая теория относительности в настоящую эпоху, хотя на самом деле она могла быть более сложной. Из-за того, как он связан с материей, давление является частным случаем гипотетического струнный дилатон.^[3] Следовательно, это одно из возможных решений нынешнего отсутствия наблюдения за различными сигналами, исходящими от безмассовых или легких скалярных полей, которые в общем предсказываются в теории струн.

Математическая формулировка

Действие скалярно-тензорная теория что включает в себя давление ${\displaystyle \Phi }$ можно записать как

${\displaystyle S={\frac {1}{c}}\int d^{4}x{\sqrt {-g}}\left[{\sqrt {\Phi }}{\mathcal {L}}_{m}(g_{\mu \nu },\Psi )+{\frac {1}{2\kappa }}\left(\Phi R-{\frac {\omega (\Phi )}{\Phi }}(\partial _{\sigma }\Phi )^{2}-V(\Phi )\right)\right],}$

куда ${\displaystyle R}$ это Скаляр Риччи построенный из метрика ${\displaystyle g_{\mu \nu }}$, ${\displaystyle g}$ - определитель метрики, ${\displaystyle \kappa ={\frac {8\pi G}{c^{4}}}}$, с ${\displaystyle G}$ гравитационная постоянная^[4] и ${\displaystyle c}$ то скорость света в вакууме, ${\displaystyle V(\Phi )}$ - потенциал давления и ${\displaystyle {\mathcal {L}}_{m}}$ это вещество лагранжиан^[5] и ${\displaystyle \Psi }$ представляет собой негравитационные поля. Поэтому уравнения гравитационного поля записывают^[2]

${\displaystyle R_{\mu \nu }-{\frac {1}{2}}g_{\mu \nu }R=\kappa ~{\frac {1}{\sqrt {\Phi }}}T_{\mu \nu }+{\frac {1}{\Phi }}[\nabla _{\mu }\nabla _{\nu }-g_{\mu \nu }\Box ]\Phi +{\frac {\omega (\Phi )}{\Phi ^{2}}}\left[\partial _{\mu }\Phi \partial _{\nu }\Phi -{\frac {1}{2}}g_{\mu \nu }(\partial _{\alpha }\Phi )^{2}\right]-g_{\mu \nu }{\frac {V(\Phi )}{2\Phi }},}$

и

${\displaystyle {\frac {2\omega (\Phi )+3}{\Phi }}\Box \Phi =\kappa {\frac {1}{\sqrt {\Phi }}}\left(T-{\mathcal {L}}_{m}\right)-{\frac {\omega '(\Phi )}{\Phi }}(\partial _{\sigma }\Phi )^{2}+V'(\Phi )-2{\frac {V(\Phi )}{\Phi }}}$.

куда ${\displaystyle T_{\mu \nu }}$ это тензор энергии-импульса области материи, и ${\displaystyle T=g^{\mu \nu }T_{\mu \nu }}$ это его след.

Механизм развязки

Если учесть отсутствие давления идеальная жидкость (также известный как «пыль»), эффективный лагранжиан материала становится ${\displaystyle {\mathcal {L}}_{m}=-c^{2}\sum _{i}\mu _{i}\delta (x_{i}^{\alpha })}$,^[6] куда ${\displaystyle \mu _{i}}$ это масса яth частица ${\displaystyle x_{i}^{\alpha }}$ свое положение, и ${\displaystyle \delta (x_{i}^{\alpha })}$ то Дельта-функция Дирака, при этом след тензора энергии-импульса сводится к ${\displaystyle T=-c^{2}\sum _{i}\mu _{i}\delta (x_{i}^{\alpha })}$. Таким образом, происходит точное исключение члена источника материала давления наддува. ${\displaystyle \left(T-{\mathcal {L}}_{m}\right)}$, и, следовательно, давление эффективно отделяется от полей материи без давления.

Другими словами, особая связь между скалярным полем и материальными полями в лагранжиане приводит к разъединению между скалярным полем и полями материи в том пределе, что поле материи оказывает нулевое давление.

Ссылка на теорию струн

Давление имеет некоторые характеристики с гипотетическим струнный дилатон,^[3][7] и фактически может рассматриваться как частный случай более широкого семейства возможных дилатонов.^[8] Поскольку пертурбативный теория струн в настоящее время не может дать ожидаемого взаимодействия струнного дилатона с материальными полями в эффективном четырехмерном действии, кажется возможным, что давление может быть струнным дилатоном в четырехмерном эффективном действии.

Экспериментальный поиск

Солнечная система

По словам Минаццоли и Хиса,^[1] постньютоновский испытания гравитации в Солнечной системе должны привести к тем же результатам, что и ожидаемые общая теория относительности, за исключением экспериментов по гравитационному красному смещению, которые должны отклоняться от общая теория относительности с относительной величиной порядка ${\displaystyle {\frac {1}{\omega _{0}}}{\frac {P}{c^{2}\rho }}\sim {\frac {10^{-6}}{\omega _{0}}}}$, куда ${\displaystyle \omega _{0}}$ - текущее космологическое значение функции скалярного поля ${\displaystyle \omega (\Phi )}$, и ${\displaystyle P}$ и ${\displaystyle \rho }$ - соответственно среднее давление и плотность Земли (например). В настоящее время наилучшие ограничения на гравитационное красное смещение исходят от гравитационный зонд A и находятся в ${\displaystyle 10^{-4}}$ только уровень. Следовательно скалярно-тензорная теория который включает давление, слабо ограничено экспериментами Солнечной системы.

Космологическое изменение фундаментальных констант связи

Из-за неминимальных связей давление приводит к изменению фундаментальные константы связи^[9] в режимах, где это эффективно влияет на значение.^[2] Однако, поскольку давление разъединяется в обоих эпоха доминирования материи (что, по сути, обусловлено полями материала без давления) и эпоха доминирования темной энергии (который, по сути, движется темной энергией^[10]), давление также слабо ограничено современными космологическими тестами на изменение констант связи.

Тест с двойными пульсарами

Хотя никаких расчетов по этому вопросу, похоже, не проводилось, утверждалось, что двойные пульсары должен давать большие ограничения на существование давления из-за высокого давления тел, участвующих в таких системах.^[1]

Рекомендации

1. Minazzoli, O .; Хис, А. (август 2013 г.). «Внутреннее разделение Солнечной системы скалярно-тензорной теории с универсальной связью между скалярным полем и лагранжианом материи». Физический обзор D. 88 (4): 041504. arXiv:1308.2770. Bibcode:2013ПхРвД..88д1504М. Дои:10.1103 / PhysRevD.88.041504. S2CID  119153921.
2. Minazzoli, O .; Хис, А. (июль 2014 г.). «Поздняя космология скалярно-тензорной теории с универсальной мультипликативной связью между скалярным полем и лагранжианом материи». Физический обзор D. 90 (2): 023017. arXiv:1404.4266. Bibcode:2014ПхРвД..90б3017М. Дои:10.1103 / PhysRevD.90.023017. S2CID  119163327.
3. Дамур, Т .; Поляков, А. (Июль 1994 г.). «Струнный дилатон и принцип наименьшей связи». Ядерная физика B. 423 (2–3): 532–558. arXiv:hep-th / 9401069. Bibcode:1994НуФБ.423..532Д. Дои:10.1016/0550-3213(94)90143-0. S2CID  16120767.
4. Обратите внимание, однако, что он отличается от эффективная постоянная измеряется с Эксперименты типа Кавендиша (смотрите также Скалярно-тензорная теория )
5. Смотрите также Электрослабый лагранжиан и Лагранжиан квантовой хромодинамики
6. Минаццоли, О. (июль 2013 г.). «Законы сохранения в теориях с универсальным взаимодействием гравитации и материи». Физический обзор D. 88 (2): 027506. arXiv:1307.1590. Bibcode:2013ПхРвД..88б7506М. Дои:10.1103 / PhysRevD.88.027506. S2CID  119589077.
7. Минаццоли О. (июль 2014 г.). «О механизме космической конвергенции безмассового дилатона». Письма по физике B. 735 (2): 119–121. arXiv:1312.4357. Bibcode:2014ФЛБ..735..119М. Дои:10.1016 / j.physletb.2014.06.027. S2CID  119219205.
8. Гасперини, М .; Пьяцца, Ф. и Венециано, Г. (декабрь 2001 г.). «Квинтэссенция как беглый дилатон». Физический обзор D. 65 (2): 023508. arXiv:gr-qc / 0108016. Bibcode:2002ПхРвД..65б3508Г. Дои:10.1103 / PhysRevD.65.023508. S2CID  15787261.
9. Обратите внимание, что это классический эффект, и его не следует путать с квантовый бег констант связи
10. В контексте давления темная энергия может быть космологическая постоянная или из-за ненулевого скалярного потенциала ${\displaystyle V(\Phi )}$