La gravedad derivada infinita es una teoría de la gravedad que intenta eliminar las singularidades cosmológicas y de los agujeros negros añadiendo términos adicionales a la acción de Einstein-Hilbert , que debilitan la gravedad a distancias cortas.
Historia
En 1987, Krasnikov consideró un conjunto infinito de términos de derivada superior que actúan sobre los términos de curvatura y demostró que eligiendo sabiamente los coeficientes, el propagador estaría libre de fantasmas y exponencialmente suprimido en el régimen ultravioleta. [1] Tomboulis (1997) posteriormente amplió este trabajo. [2] Al observar una teoría del tensor escalar equivalente, Biswas, Mazumdar y Siegel (2005) analizaron las soluciones FRW que rebotan. [3] En 2011, Biswas, Gerwick, Koivisto y Mazumdar demostraron que la acción derivada infinita más general en 4 dimensiones, alrededor de fondos de curvatura constante, paridad invariante y libre de torsión, se puede expresar por: [4]
donde el son funciones del operador D'Alembert y una escala masiva , es el escalar de Ricci, es el tensor de Ricci y es el tensor de Weyl. [5] Para evitar fantasmas, el propagador (que es una combinación des) debe ser el exponencial de una función completa. Se obtuvo un límite inferior en la escala de masa de IDG utilizando datos experimentales sobre la fuerza de la gravedad a distancias cortas, [6] así como utilizando datos sobre la inflación [7] y la curvatura de la luz alrededor del Sol. [8] Los términos de los límites de GHY se encontraron utilizando la descomposición del espacio-tiempo ADM 3 + 1. [9] Se puede demostrar que la entropía de esta teoría es finita en varios contextos. [10] [11]
Modesto examinó el efecto de IDG sobre los agujeros negros y el propagador. [12] [13] [14] Modesto analizó más a fondo la capacidad de renormalización de la teoría, [15] [16] y mostró que podría generar soluciones de rebote "superaceleradas" en lugar de una singularidad del Big Bang. [17] Calcagni y Nardelli investigaron el efecto de IDG en la ecuación de difusión. [18] IDG modifica la forma en que se producen las ondas gravitacionales y cómo se propagan a través del espacio. La cantidad de energía irradiada a través de ondas gravitacionales por sistemas binarios se reduce, aunque este efecto es mucho menor que la precisión observacional actual. [19] Se demuestra que esta teoría es estable y propaga un número finito de grados de libertad. [20]
Evitación de singularidades
Esta acción puede producir una cosmología de rebote, tomando una métrica FRW plana con un factor de escala o , evitando así el problema de la singularidad cosmológica. [3] [21] [22] [23] El propagador alrededor de un fondo de espacio plano se obtuvo en 2013. [24]
Esta acción evita una singularidad de curvatura por una pequeña perturbación sobre un fondo plano cerca del origen, mientras se recupera la caída del potencial de GR a grandes distancias. Esto se hace usando las ecuaciones de movimiento linealizadas, que es una aproximación válida porque si la perturbación es lo suficientemente pequeña y la escala de masaes lo suficientemente grande, entonces la perturbación siempre será lo suficientemente pequeña como para que se puedan despreciar los términos cuadráticos. [4] También evita la singularidad Hawking-Penrose en este contexto. [25] [26]
Estabilidad de las singularidades de los agujeros negros.
Se demostró que en la gravedad no local, las singularidades de Schwarzschild son estables a pequeñas perturbaciones. [27] Myung y Park llevaron a cabo más análisis de estabilidad de los agujeros negros. [28]
Ecuaciones de movimiento
Las ecuaciones de movimiento para esta acción son [5]
dónde
Referencias
- ^ Krasnikov, NV (noviembre de 1987). "Teorías de calibre no local". Física Teórica y Matemática . 73 (2): 1184-1190. Código Bibliográfico : 1987TMP .... 73.1184K . doi : 10.1007 / BF01017588 .
- ^ Tomboulis, E. T (1997). "Teorías de calibre y gravitacional superrenormalizable". arXiv : hep-th / 9702146 .
- ^ a b Biswas, Tirthabir; Mazumdar, Anupam; Siegel, Warren (2006). "Universos que rebotan en la gravedad inspirada en cuerdas". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2006 (3): 009. arXiv : hep-th / 0508194 . Código bibliográfico : 2006JCAP ... 03..009B . CiteSeerX 10.1.1.266.743 . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2006/03/009 .
- ^ a b Biswas, Tirthabir; Gerwick, Erik; Koivisto, Tomi; Mazumdar, Anupam (2012). "Hacia la singularidad y las teorías de la gravedad libres de fantasmas". Cartas de revisión física . 108 (3): 031101. arXiv : 1110.5249 . Código bibliográfico : 2012PhRvL.108c1101B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.031101 . PMID 22400725 .
- ^ a b Biswas, Tirthabir; Conroy, Aindriú; Koshelev, Alexey S .; Mazumdar, Anupam (2013). "Gravedad de curvatura cuadrática libre de fantasmas generalizada". Gravedad clásica y cuántica . 31 (1): 015022. arXiv : 1308.2319 . Código bibliográfico : 2014CQGra..31a5022B . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 31/1/015022 .
- ^ Edholm, James; Koshelev, Alexey S .; Mazumdar, Anupam (2016). "Comportamiento del potencial newtoniano para la gravedad libre de fantasmas y la gravedad libre de singularidad". Physical Review D . 94 (10): 104033. arXiv : 1604.01989 . Código Bibliográfico : 2016PhRvD..94j4033E . doi : 10.1103 / PhysRevD.94.104033 .
- ^ Edholm, James (6 de febrero de 2017). "Finalización UV del modelo de Starobinsky, relación tensor-escalar y restricciones en la no localidad". Physical Review D . 95 (4): 044004. arXiv : 1611.05062 . Código bibliográfico : 2017PhRvD..95d4004E . doi : 10.1103 / PhysRevD.95.044004 .
- ^ Feng, Lei (2017). "Flexión de la luz en teorías derivadas infinitas de la gravedad". Physical Review D . 95 (8): 084015. arXiv : 1703.06535 . Código bibliográfico : 2017PhRvD..95h4015F . doi : 10.1103 / PhysRevD.95.084015 .
- ^ Teimouri, Ali; Talaganis, Spyridon; Edholm, James; Mazumdar, Anupam (1 de agosto de 2016). "Términos de frontera generalizados para las teorías de la gravedad de derivadas superiores". Revista de Física de Altas Energías . 2016 (8): 144. arXiv : 1606.01911 . Código bibliográfico : 2016JHEP ... 08..144T . doi : 10.1007 / JHEP08 (2016) 144 .
- ^ Myung, Yun Soo (2017). "Entropía de un agujero negro en gravedad derivada infinita". Physical Review D . 95 (10): 106003. arXiv : 1702.00915 . Código bibliográfico : 2017PhRvD..95j6003M . doi : 10.1103 / PhysRevD.95.106003 .
- ^ Conroy, Aindriú; Mazumdar, Anupam; Teimouri, Ali (2015). "Entropía de Wald para teorías derivadas infinitas, libres de fantasmas de la gravedad". Cartas de revisión física . 114 (20): 201101. arXiv : 1503.05568 . Código Bibliográfico : 2015PhRvL.114t1101C . doi : 10.1103 / PhysRevLett.114.201101 . PMID 26047217 .
- ^ Modesto, Leonardo (2011). "Gravedad cuántica super renormalizable". Physical Review D . 86 (4): 044005. arXiv : 1107.2403 . Código Bibliográfico : 2012PhRvD..86d4005M . doi : 10.1103 / PhysRevD.86.044005 .
- ^ Li, Yao-Dong; Modesto, Leonardo; Rachwał, Lesław (2015). "Soluciones exactas y singularidades espaciotemporales en gravedad no local". Revista de Física de Altas Energías . 2015 (12): 1–50. arXiv : 1506.08619 . Código bibliográfico : 2015JHEP ... 12..173L . doi : 10.1007 / JHEP12 (2015) 173 .
- ^ Bambi, Cosimo; Modesto, Leonardo; Rachwał, Lesław (2017). "Completitud del espacio-tiempo de los agujeros negros no singulares en gravedad conforme". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2017 (5): 003. arXiv : 1611.00865 . Código bibliográfico : 2017JCAP ... 05..003B . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2017/05/003 .
- ^ Modesto, Leonardo; Rachwal, Leslaw (2014). "Teorías gravitacionales super renormalizables y finitas". Física B nuclear . 889 : 228–248. arXiv : 1407.8036 . Código Bibliográfico : 2014NuPhB.889..228M . doi : 10.1016 / j.nuclphysb.2014.10.015 .
- ^ Modesto, Leonardo; Rachwal, Leslaw (2015). "Teorías de calibre y gravitacional universalmente finitas". Física B nuclear . 900 : 147-169. arXiv : 1503.00261 . Código bibliográfico : 2015NuPhB.900..147M . doi : 10.1016 / j.nuclphysb.2015.09.006 .
- ^ Calcagni, Gianluca; Modesto, Leonardo; Nicolini, Piero (2014). "Cosmología rebote superacelerada en gravedad no local asintóticamente libre". El European Physical Diario C . 74 (8): 2999. arXiv : 1306.5332 . Código Bibliográfico : 2014EPJC ... 74.2999C . doi : 10.1140 / epjc / s10052-014-2999-8 .
- ^ Calcagni, Gianluca; Nardelli, Giuseppe (2010). "Gravedad no local y la ecuación de difusión". Physical Review D . 82 (12): 123518. arXiv : 1004.5144 . Código Bibliográfico : 2010PhRvD..82l3518C . doi : 10.1103 / PhysRevD.82.123518 .
- ^ Edholm, James (28 de agosto de 2018). "Radiación gravitacional en gravedad derivada infinita y conexiones con la gravedad cuántica efectiva". Physical Review D . 98 (4): 044049. arXiv : 1806.00845 . Código Bibliográfico : 2018PhRvD..98d4049E . doi : 10.1103 / PhysRevD.98.044049 .
- ^ Talaganis, Spyridon; Teimouri, Ali (22 de mayo de 2017). "Análisis hamiltoniano para teorías de campo derivado infinito y gravedad". arXiv : 1701,01009 [ hep-ésimo ].
- ^ Koshelev, AS; Vernov, S. Yu (1 de septiembre de 2012). "Sobre soluciones de rebote en gravedad no local". Física de partículas y núcleos . 43 (5): 666–668. arXiv : 1202.1289 . Código bibliográfico : 2012PPN .... 43..666K . doi : 10.1134 / S106377961205019X .
- ^ Koshelev, A. S; Vernov, S. Yu (2012). "Sobre soluciones de rebote en gravedad no local". Física de partículas y núcleos . 43 (5): 666–668. arXiv : 1202.1289 . Código bibliográfico : 2012PPN .... 43..666K . doi : 10.1134 / S106377961205019X .
- ^ Edholm, James (2018). "Condiciones para desenfocar alrededor de métricas más generales en Infinite Derivative Gravity". Physical Review D . 97 (8): 084046. arXiv : 1802.09063 . Código Bibliográfico : 2018PhRvD..97h4046E . doi : 10.1103 / PhysRevD.97.084046 .
- ^ Biswas, Tirthabir; Koivisto, Tomi; Mazumdar, Anupam (3 de febrero de 2013). "Teorías no locales de la gravedad: el propagador del espacio plano". arXiv : 1302.0532 [ gr-qc ].
- ^ Conroy, Aindriú; Koshelev, Alexey S; Mazumdar, Anupam (2017). "Desenfoque de rayos nulos en gravedad derivada infinita". Revista de cosmología y física de astropartículas . 2017 (1): 017. arXiv : 1605.02080 . Código bibliográfico : 2017JCAP ... 01..017C . doi : 10.1088 / 1475-7516 / 2017/01/017 .
- ^ Edholm, James; Conroy, Aindriú (2017). "Potencial newtoniano y completitud geodésica en gravedad derivada infinita". Physical Review D . 96 (4): 044012. arXiv : 1705.02382 . Código bibliográfico : 2017PhRvD..96d4012E . doi : 10.1103 / PhysRevD.96.044012 .
- ^ Calcagni, Gianluca; Modesto, Leonardo (4 de julio de 2017). "Estabilidad de la singularidad de Schwarzschild en la gravedad no local". Physics Letters B . 773 : 596–600. arXiv : 1707.01119 . Código bibliográfico : 2017PhLB..773..596C . doi : 10.1016 / j.physletb.2017.09.018 .
- ^ Myung, Yun Soo; Park, Young-Jai (2018). "Problemas de estabilidad del agujero negro en la gravedad no local" . Physics Letters B . 779 : 342–347. arXiv : 1711.06411 . Código Bibliográfico : 2018PhLB..779..342M . doi : 10.1016 / j.physletb.2018.02.023 .