Zastosowania fizyczne asymptotycznie bezpiecznej grawitacji

Asymptotyczne podejście bezpieczeństwa do grawitacji kwantowej zapewnia nieperturbacyjne pojęcie renormalizacji w celu znalezienia spójnej i predykcyjnej kwantowej teorii pola interakcji grawitacyjnych i geometrii czasoprzestrzeni . Opiera się na nietrywialnym stałym punkcie odpowiedniego przepływu grupy renormalizacji (RG), tak że działające stałe sprzężenia zbliżają się do tego stałego punktu w granicy ultrafioletu (UV). To wystarczy, aby uniknąć rozbieżności w fizycznych obserwablach. Co więcej, ma moc predykcyjną: ogólnie dowolna konfiguracja początkowa stałych sprzężenia podana w pewnej skali RG nie dociera do stałego punktu przy zwiększaniu skali, ale podzbiór konfiguracji może mieć pożądane właściwości UV. Z tego powodu możliwe jest, że — zakładając, że określony zestaw sprzężeń został zmierzony w eksperymencie — wymóg asymptotycznego bezpieczeństwa ustala wszystkie pozostałe sprzężenia w taki sposób, że zbliża się do punktu stałego UV.

Bezpieczeństwo asymptotyczne, jeśli jest realizowane w Naturze, ma daleko idące konsekwencje we wszystkich obszarach, w których należy spodziewać się kwantowych efektów grawitacji. Ich eksploracja jest jednak wciąż w powijakach. Do tej pory istnieją pewne badania fenomenologiczne dotyczące implikacji bezpieczeństwa asymptotycznego na przykład w fizyce cząstek elementarnych , astrofizyce i kosmologii .

Bezpieczeństwo asymptotyczne i parametry Modelu Standardowego

Masa bozonu Higgsa

Model Standardowy w połączeniu z asymptotycznym bezpieczeństwem może być ważny aż do dowolnie wysokich energii. Opierając się na założeniu, że jest to rzeczywiście poprawne, można sformułować stwierdzenie o bozonu Higgsa . Pierwsze $<0}$ wyniki uzyskali Shaposhnikov i $}}$ w 2010 roku. W zależności od znaku anomalnego wymiaru istnieją dwie możliwości: ZA $Displaystyle A _ {\ lambda$ masa Higgsa $jest$ ograniczona do okna $\ Displaystyle 126 \, {\ tekst {GeV} <m_ {\ tekst {$ . Jeśli z drugiej strony, $}$ jest preferowaną możliwością, musi przyjąć wartość ${\ Displaystyle m_ {\ tekst {H$

{\ Displaystyle m _ {\ tekst {H}} = 126 \, {\ tekst {GeV}},}

z niepewnością tylko kilku GeV. $prognozę$ tym duchu można uznać bezpieczeństwa asymptotycznego. Wynik jest zaskakująco dobrze zgodny z najnowszymi danymi eksperymentalnymi zmierzonymi w CERN w 2013 roku przez współpracę ATLAS i CMS , gdzie wartość ${\ displaystyle m _ {\ tekst {H}} = 125,10 \ \ pm 0,14\,{\text{GeV}}}$ zostało określone.

Stała struktury subtelnej

Biorąc pod uwagę poprawkę grawitacyjną do przebiegu stałej struktury subtelnej $elektrodynamiki$ kwantowej , Harst i Reuter byli w stanie wpływ asymptotycznego bezpieczeństwa na wartość podczerwieni (zrenormalizowaną) α $\ displaystyle \alfa}$ . Znaleźli dwa stałe punkty odpowiednie dla asymptotycznej konstrukcji bezpieczeństwa, z których oba implikują dobrze zachowaną granicę UV, bez wpadania w osobliwość typu bieguna Landaua . Pierwsza charakteryzuje się zanikającą ${\ displaystyle \ alpha}$ , a wartość w podczerwieni $parametrem$ . Jednak w drugim przypadku wartość punktu stałego $podczerwieni jest obliczalną$ teorii.

W nowszych badaniach Christiansen i Eichhorn wykazali, że kwantowe fluktuacje grawitacji generalnie generują interakcje własne dla teorii cechowania, które należy uwzględnić w dyskusji na temat potencjalnego uzupełnienia w ultrafiolecie. W zależności od parametrów grawitacyjnych i cechowania dochodzą do wniosku, że stała struktury subtelnej $,$ być asymptotycznie swobodna i nie wpadać na biegun Landaua podczas gdy indukowane sprzężenie dla samointerakcji cechowania jest nieistotne, a zatem jego wartość można przewidzieć. Jest to wyraźny przykład, w którym bezpieczeństwo asymptotyczne rozwiązuje problem Model Standardowy - banalność sektora U(1) - bez wprowadzania nowych parametrów swobodnych.

Bezpieczeństwo asymptotyczne w astrofizyce i kosmologii

Fenomenologicznych konsekwencji bezpieczeństwa asymptotycznego można spodziewać się także dla astrofizyki i kosmologii . Bonanno i Reuter zbadali horyzontu „ ulepszonych grup renormalizacji ” czarnych dziur i obliczyli poprawki grawitacji kwantowej do temperatury Hawkinga i odpowiadającej jej entropii termodynamicznej . Za pomocą ulepszenia RG działania Einsteina-Hilberta Reuter i Weyer uzyskali zmodyfikowaną wersję równań Einsteina co z kolei skutkuje modyfikacją granicy Newtona , dostarczając możliwego wyjaśnienia obserwowanych płaskich krzywych rotacji galaktyk bez konieczności postulowania obecności ciemnej materii .

Jeśli chodzi o kosmologię, Bonanno i Reuter argumentowali, że bezpieczeństwo asymptotyczne modyfikuje bardzo wczesny Wszechświat, prawdopodobnie prowadząc do rozwiązania problemu horyzontu i płaskości standardowej kosmologii. Ponadto bezpieczeństwo asymptotyczne zapewnia możliwość inflacji bez potrzeby stosowania pola inflacyjnego (podczas gdy jest napędzana stałą kosmologiczną ). Uzasadniono, że niezmienniczość skali związana z niegaussowskim punktem stałym leżącym u podstaw asymptotycznego bezpieczeństwa jest odpowiedzialna za niezmienniczość bliskiej skali pierwotne zaburzenia gęstości . Używając różnych metod, asymptotycznie bezpieczna inflacja była dalej analizowana przez Weinberga.

Zobacz też