Dvojnásobně speciální relativita - Doubly special relativity

Dvojnásobně speciální relativita[1][2] (DSR) - také zvaný deformovaná speciální relativita nebo některými[SZO? ], mimořádná relativita - je upravená teorie speciální relativita ve kterém není pouze maximální rychlost nezávislá na pozorovateli (the rychlost světla ), ale také měřítko maximální energie nezávislé na pozorovateli ( Planckova energie ) a / nebo stupnice minimální délky ( Planckova délka ).[3] To kontrastuje s ostatními Lorentz porušuje teorie, jako např Standardní rozšíření modelu, kde Lorentzova invariance je místo toho přerušeno přítomností a preferovaný rám. Hlavní motivací pro tuto teorii je, že Planckova energie by měla být měřítkem, pokud dosud neznámé kvantová gravitace účinky se stávají důležitými a v důsledku invariance fyzikálních zákonů by tato stupnice měla zůstat pevná ve všech setrvačných rámcích.[4]

Dějiny

První pokusy o úpravu speciální relativity zavedením délky nezávislé na pozorovateli učinil Pavlopoulos (1967), který tuto délku odhadl na přibližně 10−15 metrů.[5][6]V kontextu kvantová gravitace, Giovanni Amelino-Camelia (2000) představili to, čemu se dnes říká dvojnásobná speciální relativita, a to navržením konkrétní realizace zachování invariance Planckova délka 1.6162×10−35 m.[7][8]To přeformuloval Kowalski-Glikman (2001), pokud jde o nezávislého pozorovatele Planckova hmotnost.[9]V roce 2001 navrhl jiný model, inspirovaný modelem Amelino-Camelia João Magueijo a Lee Smolin, který se také zaměřil na invariantnost Planckova energie.[10][11]

Bylo zjištěno, že skutečně existují tři druhy deformací speciální relativity, které umožňují dosáhnout invariance Planckovy energie; buď jako maximální energie, jako maximální hybnost, nebo obojí. Modely DSR možná souvisejí s smyčková kvantová gravitace v dimenzích 2 + 1 (dva mezery, jednou) a předpokládalo se, že relace existuje také v dimenzích 3 + 1.[12][13]

Motivace k těmto návrhům je hlavně teoretická na základě následujícího pozorování: Očekává se, že Planckova energie bude hrát zásadní roli v teorii kvantová gravitace; stanovení rozsahu, ve kterém nelze zanedbávat účinky kvantové gravitace a mohou se stát důležitými nové jevy. Pokud má speciální relativita vydržet přesně na tomto měřítku, pozorovali by různí pozorovatelé účinky kvantové gravitace v různých měřítcích, kvůli Lorentz – FitzGeraldova kontrakce, v rozporu s principem, že všichni inerciální pozorovatelé by měli být schopni popsat jevy stejnými fyzikálními zákony. Tato motivace byla kritizována z toho důvodu, že výsledek Lorentzovy transformace sám o sobě nepředstavuje pozorovatelný jev.[4]DSR také trpí několika nesrovnalostmi ve formulaci, které je ještě třeba vyřešit.[14][15] Nejvíce pozoruhodně je obtížné obnovit standardní transformační chování pro makroskopická těla, známá jako fotbalový míč problém. Další koncepční obtíž je, že DSR je a priori formulováno v hybný prostor. Zatím neexistuje konzistentní formulace modelu v poziční prostor.

Předpovědi

Viz také: Moderní hledání porušení Lorentz

Dosavadní experimenty nezjistily rozpor se zvláštní relativitou.

Zpočátku se spekulovalo, že obyčejná speciální relativita a dvojnásobná speciální relativita způsobí odlišné fyzikální předpovědi ve vysokoenergetických procesech a zejména odvození Limit GZK na energii kosmické paprsky ze vzdálených zdrojů by nebylo platné. Nyní je však prokázáno, že standardní dvojnásobná speciální relativita nepředpovídá žádné potlačení mezní hodnoty GZK, na rozdíl od modelů, kde absolutní lokální odpočinek existuje, jako např efektivní teorie pole jako Standardní rozšíření modelu.

Protože DSR obecně (i když ne nutně) implikuje energetickou závislost rychlosti světla, dále se předpovídalo, že pokud dojde k modifikacím prvního řádu v energii nad Planckovou hmotou, bude tato energetická závislost pozorovatelná ve vysoce energetických fotony dosažení Země z dálky záblesky gama záření. V závislosti na tom, zda se nyní energeticky závislá rychlost světla zvyšuje nebo snižuje s energií (vlastnost závislá na modelu), vysoce energetické fotony by byly rychlejší nebo pomalejší než ty nižší energetické.[16]Nicméně Fermi-LAT experiment v roce 2009 měřil foton 31 GeV, který téměř současně dorazil s dalšími fotony ze stejného výbuchu, což vylučovalo takové disperzní efekty dokonce nad Planckovou energií.[17]Kromě toho se tvrdilo, že DSR s rychlostí světla závislou na energii je nekonzistentní a účinky prvního řádu jsou již vyloučeny, protože by vedly k nelokálním interakcím částic, které by byly dlouho pozorovány v experimentech částicové fyziky.[18]

de Sitterova relativita

Hlavní článek: de Sitterova relativita

Protože de Sitterova skupina přirozeně zahrnuje parametr neměnné délky, de Sitterovu relativitu lze interpretovat jako příklad dvojnásobně speciální relativity, protože de Sitterův časoprostor zahrnuje neměnnou rychlost i parametr délky. Existuje však zásadní rozdíl: zatímco ve všech dvojnásobně speciálních modelech relativity je Lorentzova symetrie porušena, v de Sitterově relativitě zůstává jako fyzická symetrie. Nevýhodou obvyklých dvojnásobně speciálních modelů relativity je, že jsou platné pouze na energetických stupnicích, kde se má obyčejná speciální relativita rozpadat, což vede ke vzniku patchworkové relativity. Na druhou stranu se zjistí, že de Sitterova relativita je neměnná při současném změně měřítka hmotnosti, energie a hybnosti, a je tedy platná pro všechny energetické stupnice.

Viz také

Reference

  1. ^ Amelino-Camelia, Giovanni (1. listopadu 2009). „Double-Special Relativity: Facts, Myths and Some Key Open Issues“. Poslední vývoj v teoretické fyzice. Statistická věda a interdisciplinární výzkum. 9. str. 123–170. arXiv:1003.3942. doi:10.1142/9789814287333_0006. ISBN  978-981-4287-32-6. S2CID  118855372.
  2. ^ Amelino-Camelia, Giovanni (1. července 2002). "Dvojnásobně zvláštní relativita". Příroda. 418 (6893): 34–35. arXiv:gr-qc / 0207049. Bibcode:2002 Natur.418 ... 34A. doi:10.1038 / 418034a. PMID  12097897. S2CID  16844423.
  3. ^ Amelino-Camelia, G. (2010). „Double-Special Relativity: Facts, Myths and Some Key Open Issues“. Symetrie. 2 (4): 230–271. arXiv:1003.3942. Bibcode:2010rdtp.book..123A. doi:10.3390 / sym2010230.
  4. ^ A b Hossenfelder, S. (2006). "Interpretace kvantových teorií pole s měřítkem minimální délky". Fyzický přehled D. 73 (10): 105013. arXiv:hep-th / 0603032. Bibcode:2006PhRvD..73j5013H. doi:10.1103 / PhysRevD.73.105013. S2CID  34343593.
  5. ^ Pavlopoulos, T. G. (1967). "Členění Lorentzovy invariance". Fyzický přehled. 159 (5): 1106–1110. Bibcode:1967PhRv..159.1106P. doi:10.1103 / PhysRev.159.1106.
  6. ^ Pavlopoulos, T. G. (2005). „Pozorujeme Lorentzovo porušení při záblescích gama záření?“. Fyzikální písmena B. 625 (1–2): 13–18. arXiv:astro-ph / 0508294. Bibcode:2005PhLB..625 ... 13P. doi:10.1016 / j.physletb.2005.08.064. S2CID  609286.
  7. ^ Amelino-Camelia, G. (2001). "Testovatelný scénář relativity s minimální délkou". Fyzikální písmena B. 510 (1–4): 255–263. arXiv:hep-th / 0012238. Bibcode:2001PhLB..510..255A. doi:10.1016 / S0370-2693 (01) 00506-8.
  8. ^ Amelino-Camelia, G. (2002). „Relativita v časoprostoru se strukturou na krátkou vzdálenost řízenou délkovou stupnicí nezávislou na pozorovateli (Planckian)“. International Journal of Modern Physics D. 11 (1): 35–59. arXiv:gr-qc / 0012051. Bibcode:2002IJMPD..11 ... 35A. doi:10.1142 / S0218271802001330. S2CID  16161466.
  9. ^ Kowalski-Glikman, J. (2001). „Kvantum hmoty nezávislé na pozorovateli“. Fyzikální písmena A. 286 (6): 391–394. arXiv:hep-th / 0102098. Bibcode:2001PhLA..286..391K. doi:10.1016 / S0375-9601 (01) 00465-0. S2CID  118984500.
  10. ^ Magueijo, J .; Smolin, L (2002). "Lorentzova invariance s neměnnou energetickou stupnicí". Dopisy o fyzické kontrole. 88 (19): 190403. arXiv:hep-th / 0112090. Bibcode:2002PhRvL..88s0403M. doi:10.1103 / PhysRevLett.88.190403. PMID  12005620. S2CID  14468105.
  11. ^ Magueijo, J .; Smolin, L (2003). "Zobecněná Lorentzova invariance s neměnnou energetickou stupnicí". Fyzický přehled D. 67 (4): 044017. arXiv:gr-qc / 0207085. Bibcode:2003PhRvD..67d4017M. doi:10.1103 / PhysRevD.67.044017. S2CID  16998340.
  12. ^ Amelino-Camelia, Giovanni; Smolin, Lee; Starodubtsev, Artem (2004). „Kvantová symetrie, kosmologická konstanta a fenomenologie v Planckově měřítku“. Klasická a kvantová gravitace. 21 (13): 3095–3110. arXiv:hep-th / 0306134. Bibcode:2004CQGra..21.3095A. doi:10.1088/0264-9381/21/13/002. S2CID  15024104.
  13. ^ Freidel, Laurent; Kowalski-Glikman, Jerzy; Smolin, Lee (2004). "2 + 1 gravitace a dvojnásobně speciální relativita". Fyzický přehled D. 69 (4): 044001. arXiv:hep-th / 0307085. Bibcode:2004PhRvD..69d4001F. doi:10.1103 / PhysRevD.69.044001. S2CID  119509057.
  14. ^ Aloisio, R .; Galante, A .; Grillo, A.F .; Luzio, E .; Mendez, F. (2004). "Přibližování rychlosti k prostoru v rychlosti ve dvojnásobně zvláštní relativitě". Fyzický přehled D. 70 (12): 125012. arXiv:gr-qc / 0410020. Bibcode:2004PhRvD..70l5012A. doi:10.1103 / PhysRevD.70.125012. S2CID  2111595.
  15. ^ Aloisio, R .; Galante, A .; Grillo, A.F .; Luzio, E .; Mendez, F. (2005). "Poznámka k přístupu DSR podobnému časoprostoru". Fyzikální písmena B. 610 (1–2): 101–106. arXiv:gr-qc / 0501079. Bibcode:2005PhLB..610..101A. doi:10.1016 / j.physletb.2005.01.090. S2CID  119346228.
  16. ^ Amelino-Camelia, G .; Smolin, L. (2009). "Vyhlídky na omezení rozptylu kvantové gravitace s krátkodobými pozorováními". Fyzický přehled D. 80 (8): 084017. arXiv:0906.3731. Bibcode:2009PhRvD..80h4017A. doi:10.1103 / PhysRevD.80.084017. S2CID  9533538.
  17. ^ Fermi LAT Collaboration (2009). „Omezení změny rychlosti světla vznikající z účinků kvantové gravitace“. Příroda. 462 (7271): 331–334. arXiv:0908.1832. Bibcode:2009Natur.462..331A. doi:10.1038 / nature08574. PMID  19865083. S2CID  205218977.
  18. ^ Hossenfelder, S. (2009). „Box-Problem in Deformed Special Relativity“. arXiv:0912.0090 [gr-qc ].

Další čtení

externí odkazy