Безмассовые частицы во Вселенной с компактными дополнительными измерениями

Question

Безмассовые частицы во Вселенной с компактными дополнительными измерениями

Физика
калуца-клейн
струнная теория
компактификация
унифицированные теории
нестандартная модель

Ме223

Одна общая идея, лежащая в основе многих расширений Стандартной модели (таких как теория струн или теория Калуцы-Клейна), заключается в небольших или скрытых «дополнительных измерениях», которые компактифицируются.

Согласно моему пониманию квантовой физики, это привело бы к тому, что волновая функция каждой частицы имела бы компонент в направлении этих дополнительных измерений, и были бы разрешены только дискретные энергетические состояния (аналогично электронам в атоме).

Теперь представьте себе фотон, который в Стандартной модели считается частицей без массы покоя. Его волновая функция также будет иметь компоненты в направлении дополнительных измерений. Следовательно, он должен был бы занимать одно из этих энергетических состояний. Таким образом, будет некоторая энергия, состоящая из стоячей волны фотона в дополнительном измерении, которая, согласно моему пониманию, будет вести себя точно так же, как конечная масса покоя фотона.

Так как же могут быть частицы без какой-либо инвариантной массы в теории с компактными дополнительными измерениями?

Любопытный Разум

Этот вопрос кажется довольно широким — любой ответ должен быть, по сути, вводным текстом по компактификациям в квантовой теории поля (и из вашего использования «квантовой физики» и «волновых функций» следует, что вы не знаете рамок стандартных квантовой теории поля для начала).

СлучайныйПреобразование Фурье

@ACuriousMind справедливое замечание, но помните, что ответы предназначены для широкой публики, а не только для OP. Если вы (или кто-либо другой) чувствуете, что они могут внести свой вклад, они должны сделать это независимо от того, думают ли они, что их ответ поможет OP или нет. Если вопрос требует физики высокого уровня, то так тому и быть. (Не говорю, что вы этого не знаете, но я просто хотел указать на это)

пользователь108787

Два комментария выше совершенно правильные, по-своему, на мой взгляд. Но, как следует из первого комментария, в данном конкретном случае просто нет места или времени, чтобы предоставить вам предысторию, необходимую для строгого ответа на ваш вопрос. Такие утверждения, как « Согласно моему пониманию квантовой физики, это приведет к тому, что волновая функция каждой частицы будет иметь компонент в направлении этих дополнительных измерений, и будут разрешены только дискретные энергетические состояния, сами по себе являются вопросами.

пользователь108787

Поэтому, возможно, вы могли бы сначала задать этот интересный вопрос, а затем перейти к следующему вопросу. Но ожидается, что вы проведете как можно больше исследований своих предположений самостоятельно, что, исходя из личного опыта, может занять некоторое время.

Ответы (2)

Безмассовые частицы во Вселенной с компактными дополнительными измерениями

Этот вопрос кажется довольно широким — любой ответ должен быть, по сути, вводным текстом по компактификациям в квантовой теории поля (и из вашего использования «квантовой физики» и «волновых функций» следует, что вы не знаете рамок стандартных квантовой теории поля для начала).
@ACuriousMind справедливое замечание, но помните, что ответы предназначены для широкой публики, а не только для OP. Если вы (или кто-либо другой) чувствуете, что они могут внести свой вклад, они должны сделать это независимо от того, думают ли они, что их ответ поможет OP или нет. Если вопрос требует физики высокого уровня, то так тому и быть. (Не говорю, что вы этого не знаете, но я просто хотел указать на это)
Два комментария выше совершенно правильные, по-своему, на мой взгляд. Но, как следует из первого комментария, в данном конкретном случае просто нет места или времени, чтобы предоставить вам предысторию, необходимую для строгого ответа на ваш вопрос. Такие утверждения, как « Согласно моему пониманию квантовой физики, это приведет к тому, что волновая функция каждой частицы будет иметь компонент в направлении этих дополнительных измерений, и будут разрешены только дискретные энергетические состояния, сами по себе являются вопросами.
Поэтому, возможно, вы могли бы сначала задать этот интересный вопрос, а затем перейти к следующему вопросу. Но ожидается, что вы проведете как можно больше исследований своих предположений самостоятельно, что, исходя из личного опыта, может занять некоторое время.

Qмеханик · Answer 1

Пусть скорость света $c=1$ быть одним для простоты. Вспомните условие массовой оболочки, например, в 5D теории Калуцы-Клейна ,

Е^{2} "=" п^{2} + м_{4 Д}^{2}, м_{4 Д}^{2} "=" п_{5}^{2} + м_{5 Д}^{2} .

$E^2~=~{\bf p}^2 + m_{4D}^2, \qquad m_{4D}^2 ~=~ p_5^2+ m_{5D}^2.$

Итак, доводя аргумент ОП до логического завершения, мы видим, что безмассовая частица $m_{4D}=0$ (с точки зрения 4D) не имеет импульса Калуцы-Клейна $p_5=0$ , и нет 5D массы $m_{5D}=0$ .

[Мы можем повторять этот аргумент до бесконечности: безмассовая частица $m_{5D}=0$ (с точки зрения 5D) не имеет импульса Калуцы-Клейна $p_6=0$ , и нет 6D массы $m_{6D}=0$ , и так далее.]

Анна В · Answer 2

Натяжение струны Tstring — это энергия, приходящаяся на единицу длины струны. Если струна намотана w раз вокруг окружности с радиусом R, то энергия Ew, запасенная в натяжении намотанной струны, равна

Масса возбужденной струны зависит от числа мод осциллятора N и С, возбужденных в двух направлениях распространения вокруг замкнутой струны, за вычетом постоянной энергии вакуума. Компактификация Калуцы-Клейна добавляет квантованный импульс в компактных измерениях и энергию натяжения струны, обернутой w раз вокруг компактного измерения, так что полная масса в квадрате становится

Как экспериментатор, бегло просматривающий теорию, я удовлетворен тем, что нулевые массы могут существовать даже при компактифицированных размерах, поскольку в формуле для массы стоит знак минус. :).

Это также помогает:

Теория получает дополнительные безмассовые частицы, когда радиус компактного измерения R принимает минимально возможное значение, учитывая указанную выше симметрию Т-дуальности.

Чтобы действительно убедиться в приведенных выше утверждениях, придется заняться математикой, но это требует времени и усилий.

Безмассовые частицы во Вселенной с компактными дополнительными измерениями

Ме223

Любопытный Разум

СлучайныйПреобразование Фурье

пользователь108787

пользователь108787

Ответы (2)

Qмеханик

Анна В

DDD-брана и 5-е измерение

Как представить себе более высокие измерения?

Зачем нужны дополнительные измерения?

Калуца-Кляйн в теории суперструн

Спиновая связь в более высоком измерении

Как можно представить свернутые измерения?

Измерение дополнительных измерений

Как и почему тороидальная компактификация не может отразить наблюдаемую физику?

Какова связь между дополнительными измерениями и объединением теорий?

Классифицируются ли линзовые пространства через угол Вайнберга?