Pressuron - Pressuron

The pressuron je hypotetický skalární částice které se v roce 2013 teoreticky spojily s gravitací a hmotou.^[1] Ačkoli byl původně postulován bez potenciálu interakce se sebou, je tlak také a temná energie kandidát, pokud má takový potenciál.^[2] Pressuron odvozuje svůj název od skutečnosti, že se v režimech bez tlaku odděluje od hmoty,^[2] umožňující teorie skalárních tenzorů gravitace, která ji zahrnuje testy sluneční soustavy, stejně jako testy na princip ekvivalence, i když je to v zásadě spojeno s hmotou. Takový mechanismus oddělení by mohl vysvětlit, proč se zdá, že gravitace je dobře popsána obecná relativita v současné době, i když ve skutečnosti to může být složitější. Vzhledem k tomu, jak je to spojeno s hmotou, je tlakuron zvláštním případem hypotetické řetězec dilaton.^[3] Proto je to jedno z možných řešení současného nepozorování různých signálů přicházejících z bezhmotných nebo lehkých skalárních polí, která jsou obecně předpovězena v teorii strun.

Matematická formulace

Akce teorie skalárních tenzorů který zahrnuje tlak ${ displaystyle Phi}$ lze psát jako

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

kde ${ displaystyle R}$ je Ricci skalární postavena z metrický ${ displaystyle g _ { mu nu}}$, ${ displaystyle g}$ je metrický determinant, ${ displaystyle kappa = { frac {8 pi G} {c ^ {4}}}}$, s ${ displaystyle G}$ gravitační konstanta^[4] a ${ displaystyle c}$ the rychlost světla ve vakuu, ${ displaystyle V ( Phi)}$ je tlakový potenciál a ${ displaystyle { mathcal {L}} _ {m}}$ je záleží na Lagrangeově^[5] a ${ displaystyle Psi}$ představuje negravitační pole. Rovnice gravitačního pole proto píší^[2]

${ displaystyle R _ { mu nu} - { frac {1} {2}} g _ { mu nu} R = kappa ~ { frac {1} { sqrt { Phi}}} T_ { mu nu} + { frac {1} { Phi}} [ nabla _ { mu} nabla _ { nu} -g _ { mu nu} Box] Phi + { frac { omega ( Phi)} { Phi ^ {2}}} vlevo [ částečné _ { mu} Phi částečné _ { nu} Phi - { frac {1} {2}} g_ { mu nu} ( částečný _ { alpha} Phi) ^ {2} vpravo] -g _ { mu nu} { frac {V ( Phi)} {2 Phi}},}$

a

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

kde ${ displaystyle T _ { mu nu}}$ je tenzor napětí a energie hmotného pole a ${ displaystyle T = g ^ { mu nu} T _ { mu nu}}$ je jeho stopa.

Oddělovací mechanismus

Pokud se domníváme, že je bez tlaku perfektní tekutina (také známý jako „prach“) se stává účinným materiálem Lagrangian ${ displaystyle { mathcal {L}} _ {m} = - c ^ {2} sum _ {i} mu _ {i} delta (x_ {i} ^ { alpha})}$,^[6] kde ${ displaystyle mu _ {i}}$ je hmotnost ith částice, ${ displaystyle x_ {i} ^ { alpha}}$ jeho poloha a ${ displaystyle delta (x_ {i} ^ { alpha})}$ the Diracova delta funkce, zatímco se stopa tenzoru stresové energie redukuje na ${ displaystyle T = -c ^ {2} součet _ {i} mu _ {i} delta (x_ {i} ^ { alpha})}$. Dochází tedy k přesnému zrušení termínu zdroje tlakového materiálu ${ displaystyle left (T - { mathcal {L}} _ {m} right)}$, a tudíž se tlak účinně odděluje od beztlakových hmotných polí.

Jinými slovy, specifická vazba mezi skalárním polem a materiálovými poli v Lagrangianově vede k oddělení mezi skalárním polem a hmotnými poli v limitu, že hmotné pole vyvíjí nulový tlak.

Odkaz na teorii strun

Pressuron sdílí některé vlastnosti s hypotetickou řetězec dilaton,^[3][7] a lze na něj nahlížet jako na zvláštní případ širší rodiny možných dilatonů.^[8] Protože zneklidňující teorie strun v současné době nelze poskytnout očekávané spojení řetězcového dilatonu s materiálovými poli v efektivní 4-dimenzionální akci, zdá se být myslitelné, že tlak může být strunovým dilatonem v 4-dimenzionální účinné akci.

Experimentální vyhledávání

Sluneční Soustava

Podle Minazzoli a Hees,^[1] post-newtonský gravitační testy ve sluneční soustavě by měly vést ke stejným výsledkům, jaké se od nich očekávají obecná relativita, s výjimkou experimentů s gravitačním rudým posuvem, od kterých by se měly odchýlit obecná relativita s relativní velikostí řádově ${ displaystyle { frac {1} { omega _ {0}}} { frac {P} {c ^ {2} rho}} sim { frac {10 ^ {- 6}} { omega _ {0}}}}$, kde ${ displaystyle omega _ {0}}$ je aktuální kosmologická hodnota funkce skalárního pole ${ displaystyle omega ( Phi)}$, a ${ displaystyle P}$ a ${ displaystyle rho}$ jsou průměrný tlak a hustota Země (například). Současná nejlepší omezení gravitačního rudého posuvu pocházejí gravitační sonda A a jsou na ${ displaystyle 10 ^ {- 4}}$ pouze úroveň. Proto teorie skalárních tenzorů který zahrnuje tlak je slabě omezen experimenty sluneční soustavy.

Kosmologická variace základních vazebních konstant

Díky svým minimálním spojkám vede tlakuron k variaci základní vazebné konstanty^[9] v režimech, kde to efektivně spojuje záležitosti.^[2] Jelikož se však tlak v obou odděluje éra ovládaná hmotou (který je v zásadě poháněn materiálovými poli bez tlaku) a doba ovládaná temnou energií (který je v podstatě poháněn temnou energií^[10]), tlak je také slabě omezen současnými kosmologickými testy na variaci vazebných konstant.

Test s binárními pulzary

Ačkoli se zdá, že nebyly provedeny žádné výpočty týkající se této záležitosti, bylo namítnuto, že binární pulsary by měla více omezovat existenci přetlaku kvůli vysokému tlaku orgánů zapojených do těchto systémů.^[1]

Reference