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CategoríaCosmología Brane se refiere a varias teorías en la física de partículas y cosmología relacionada con la teoría de cuerdas , la teoría de supercuerdas y M-teoría .
Brana y bulto
La idea central es que el universo tridimensional visible está restringido a una brana dentro de un espacio de dimensiones superiores , llamado "volumen" (también conocido como "hiperespacio"). Si las dimensiones adicionales son compactas , entonces el universo observado contiene la dimensión adicional, y entonces no es apropiada ninguna referencia al volumen. En el modelo de masa, al menos algunas de las dimensiones adicionales son extensas (posiblemente infinitas) y otras branas pueden moverse a través de esta masa. Las interacciones con la masa, y posiblemente con otras branas, pueden influir en nuestra brana y así introducir efectos que no se ven en modelos cosmológicos más estándar.
Por qué la gravedad es débil y la constante cosmológica es pequeña
Algunas versiones de la cosmología de las branas, basadas en la idea de la gran dimensión extra , pueden explicar la debilidad de la gravedad en relación con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza, resolviendo así el problema de la jerarquía . En la imagen de la brana, la fuerza nuclear electromagnética , débil y fuerteestán localizados en la brana, pero la gravedad no tiene tal restricción y se propaga en el espacio-tiempo completo, llamado volumen. Gran parte del poder de atracción gravitacional se "filtra" a la masa. Como consecuencia, la fuerza de la gravedad debería parecer significativamente más fuerte en escalas pequeñas (subatómicas o al menos submilimétricas), donde se ha "filtrado" menos fuerza gravitacional. Actualmente se están realizando varios experimentos para probar esto. [1] Las extensiones de la idea de la gran dimensión extra con supersimetría en su conjunto parecen ser prometedoras para abordar el llamado problema de la constante cosmológica . [2] [3] [4]
Modelos de cosmología de brana
Uno de los primeros intentos documentados de aplicar la cosmología de branas como parte de una teoría conceptual data de 1983. [5]
Los autores discutieron la posibilidad de que el Universo haya dimensiones, pero las partículas ordinarias están confinadas en un pozo potencial que es estrecho a lo largo direcciones espaciales y planas a lo largo de otras tres, y propuso un modelo particular de cinco dimensiones.
En 1998/99, Merab Gogberashvili publicó en arXiv una serie de artículos en los que mostraba que si el Universo se considera una capa delgada (un sinónimo matemático de "brana") que se expande en un espacio de 5 dimensiones, entonces existe la posibilidad de obtener una escala. para la teoría de partículas correspondiente a la constante cosmológica de 5 dimensiones y el espesor del Universo, y así resolver el problema de la jerarquía . [6] [7] Gogberashvili también mostró que la tetradimensionalidad del Universo es el resultado del requisito de estabilidad encontrado en matemáticas desde el componente extra de las ecuaciones de campo de Einsteindar la solución confinada para campos de materia coincide con una de las condiciones de estabilidad. [8]
En 1999 se propusieron los escenarios de Randall-Sundrum estrechamente relacionados , RS1 y RS2. (Consulte el modelo de Randall-Sundrum para obtener una explicación no técnica de RS1). Estos modelos particulares de cosmología de brana han atraído una atención considerable. Por ejemplo, el modelo relacionado de Chung-Freeze, que tiene aplicaciones para la ingeniería métrica del espacio-tiempo , siguió en 2000. [9]
Posteriormente aparecieron las propuestas pre-big bang , ekpyróticas y cíclicas . La teoría ekpyrótica plantea la hipótesis de que el origen del universo observable ocurrió cuando dos branas paralelas chocaron. [10]
Pruebas empíricas
Hasta ahora, no se ha reportado evidencia experimental u observacional de grandes dimensiones adicionales , como lo requieren los modelos de Randall-Sundrum. Un análisis de los resultados del Gran Colisionador de Hadrones en diciembre de 2010 restringe severamente los agujeros negros producidos en teorías con grandes dimensiones extra. [11] El reciente evento de ondas gravitacionales de múltiples mensajeros GW170817 también se ha utilizado para poner límites débiles a las grandes dimensiones extra. [12] [13]
Ver también
- Teoría de Kaluza-Klein
- Cosmología cuántica de bucles
Referencias
- ^ Sesión D9 - Pruebas experimentales de gravitación de corto alcance.
- ^ Y. Aghababaie; CP Burgess; SL Parameswaran; F. Quevedo (marzo de 2004). "Hacia una constante cosmológica naturalmente pequeña de las branas en supergravedad 6-D". Nucl. Phys. B . 680 (1–3): 389–414. arXiv : hep-th / 0304256 . Código Bibliográfico : 2004NuPhB.680..389A . doi : 10.1016 / j.nuclphysb.2003.12.015 . S2CID 14612396 .
- ^ CP Burgess; Leo van Nierop (marzo de 2013). "Constante cosmológica técnicamente natural de retroreacción de brana 6D supersimétrica". Phys. Dark Univ . 2 (1): 1–16. arXiv : 1108.0345 . Código Bibliográfico : 2013PDU ..... 2 .... 1B . doi : 10.1016 / j.dark.2012.10.001 . S2CID 92984489 .
- ^ CP Burgess; L. van Nierop; S. Parameswaran; A. Salvio; M. Williams (febrero de 2013). "SUSY accidental: supersimetría a granel mejorada de la reacción de Brane Back" . JHEP . 2013 (2): 120. arXiv : 1210.5405 . Código bibliográfico : 2013JHEP ... 02..120B . doi : 10.1007 / JHEP02 (2013) 120 . S2CID 53667729 .
- ^ Rubakov, VA; Shaposhnikov, ME (1983). "¿Vivimos dentro de un muro de dominio?". Letras de física . B. 125 (2-3): 136-138. Código Bibliográfico : 1983PhLB..125..136R . doi : 10.1016 / 0370-2693 (83) 91253-4 .
- ^ Gogberashvili, M. (1998). "Problema de jerarquía en el modelo de universo shell". International Journal of Modern Physics D . 11 (10): 1635–1638. arXiv : hep-ph / 9812296 . doi : 10.1142 / S0218271802002992 . S2CID 119339225 .
- ^ Gogberashvili, M. (2000). "Nuestro mundo como caparazón en expansión". Cartas de Europhysics . 49 (3): 396–399. arXiv : hep-ph / 9812365 . Código Bibliográfico : 2000EL ..... 49..396G . doi : 10.1209 / epl / i2000-00162-1 . S2CID 38476733 .
- ^ Gogberashvili, M. (1999). "Cuatro dimensionalidad en el modelo no compacto de Kaluza-Klein". Modern Physics Letters A . 14 (29): 2025-2031. arXiv : hep-ph / 9904383 . Código Bibliográfico : 1999MPLA ... 14.2025G . doi : 10.1142 / S021773239900208X . S2CID 16923959 .
- ^ Chung, Daniel JH; Freese, Katherine (25 de agosto de 2000). "¿Pueden las geodésicas en dimensiones extra resolver el problema del horizonte cosmológico?". Physical Review D . 62 (6): 063513. arXiv : hep-ph / 9910235 . Código bibliográfico : 2000PhRvD..62f3513C . doi : 10.1103 / physrevd.62.063513 . ISSN 0556-2821 . S2CID 119511533 .
- ^ Musser, George; Minkel, JR (11 de febrero de 2002). "Un universo reciclado: las branas que se estrellan y la aceleración cósmica pueden impulsar un ciclo infinito en el que nuestro universo no es más que una fase" . Scientific American Inc . Consultado el 3 de mayo de 2008 .
- ^ Colaboración CMS (2011). "Búsqueda de firmas microscópicas de agujeros negros en el gran colisionador de hadrones". Physics Letters B . 697 (5): 434–453. arXiv : 1012.3375 . Código bibliográfico : 2011PhLB..697..434C . doi : 10.1016 / j.physletb.2011.02.032 . S2CID 118488193 .
- ^ Luca Visinelli; Nadia Bolis; Sunny Vagnozzi (marzo de 2018). "Dimensiones extra del mundo brana a la luz de GW170817". Phys. Rev. D . 97 (6): 064039. arXiv : 1711.06628 . Código Bibliográfico : 2018PhRvD..97f4039V . doi : 10.1103 / PhysRevD.97.064039 . S2CID 88504420 .
- ↑ Freeland, Emily (21 de septiembre de 2018). "Buscando dimensiones extra con ondas gravitacionales" . El blog del Centro Oskar Klein de Física de Cosmopartículas.
Enlaces externos
- Brax, Philippe ; van de Bruck, Carsten (2003). "Cosmología y mundos de brana: una revisión". Gravedad clásica y cuántica . 20 (9): R201 – R232. arXiv : hep-th / 0303095 . Código bibliográfico : 2003CQGra..20R.201B . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 20/9/202 . S2CID 9623407 . - Se revisan de manera pedagógica las consecuencias cosmológicas del escenario del mundo brana.
- Langlois, David (2003). "Cosmología de brana: una introducción". Progreso del Suplemento de Física Teórica . 148 : 181–212. arXiv : hep-th / 0209261 . Código Bibliográfico : 2002PThPS.148..181L . doi : 10.1143 / PTPS.148.181 . S2CID 9751130 . - Estas notas (32 páginas) ofrecen una revisión introductoria sobre la cosmología de las branas.
- Papantonopoulos, Eleftherios (2002). "Cosmología de Brana". Encrucijada cosmológica . Apuntes de clases de física. 592 . págs. 458–477. arXiv : hep-th / 0202044 . Código Bibliográfico : 2002LNP ... 592..458P . doi : 10.1007 / 3-540-48025-0_15 . ISBN 978-3-540-43778-9. S2CID 3084654 .- Conferencias (24 páginas) presentadas en la Primera Escuela de Verano del Egeo sobre Cosmología, Samos , septiembre de 2001.
- Cosmología de brana en arxiv.org
- Atajos dimensionales: evidencia de neutrinos estériles; (Agosto de 2007; Scientific American)
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