초유체 진공 이론

Superfluid vacuum theory

BEC 진공 이론으로 알려진 초유체 진공 이론 (SVT)이론 물리학과 양자 역학에서 기본적물리적 진공 (비이동성 배경)이 초유체 또는 보스-아인슈타인 응축물 (BEC)로 간주되는 접근법이다.

이 물리적 진공의 미세한 구조는 현재 알려져 있지 않으며 SVT에서 집중적인 연구의 대상이다.이 접근법의 궁극적인 목표는 양자역학중력과 통합하는 과학적 모델을 개발하는 것입니다. SVT는 양자중력의 이론의 후보가 되고 우주의 모든 알려진 상호작용을 다른 형태로 설명하는 것입니다.초유체 진공이라는 동일한 실체의 에스트레이션입니다.

역사

특수 상대성 이론과 함께 개념의 존재가 몇 가지 모순으로 이어지기 때문에 전자파를 지속하는 매개체로서의 발광 에테르 개념은 특수 상대성 이론의 등장 이후 폐기되었다. 특히, 각 시공간 지점에서 일정한 속도를 가진 에테르는 선호되는 방향을 나타낼 것이다.이것은 광원뿔 내의 모든 방향이 동일하다는 상대론적 요구와 상충된다.그러나 1951년 P.A.M. Dirac은 에테르 [1][2]흐름의 양자 변동을 고려해야 한다고 지적한 두 개의 논문을 발표했다.그의 주장은 모든 시공간 지점에서 에테르 속도에 불확실성 원리를 적용하는 것을 포함하며, 이는 속도가 잘 정의된 양이 아닐 것임을 암시한다.실제로, 이것은 다양한 가능한 값에 걸쳐 분포될 것입니다.기껏해야 모든 에테르 속도가 동일한 완벽한 진공 상태를 나타내는 파동 함수로 에테르를 나타낼 수 있다.

디락 사상에서 영감을 얻어, K. P. Sinha, C. Sivaram, E. C. G. Sudarshan은 1975년에 에테르에 대한 새로운 모델을 제안하는 일련의 논문을 발표했는데, 이에 따라 페르미온과 반페르미온 쌍이 초유동 상태이며, 거시적인 파동 [3][4][5]함수로 묘사될 수 있다.그들은 초유체 자체가 상대적이지 않더라도 초유체 배경의 입자 같은 작은 변동은 로렌츠 대칭을 따른다는 점에 주목했다.그럼에도 불구하고, 그들은 초유체를 아인슈타인방정식의 응력 에너지 텐서에 넣음으로써 상대론적 물질로 다루기로 결정했다.이것은 후속 저자들이[citation needed] 지적했듯이 상대론적 중력을 초유체 진공의 작은 변동으로 설명할 수 있게 해주지 않았다.

그 이후로 SVT 프레임워크 내에서 몇 가지 이론이 제안되었다.이들은 배경 초유체의 구조와 특성이 달라야 합니다.이들 중 일부를 배제할 수 있는 관측 자료가 없을 경우, 이 이론들은 독립적으로 추진되고 있다.

다른 개념 및 이론과의 관계

로렌츠와 갈릴레이 대칭

접근법에 따르면, 배경 초유체는 본질적으로 상대적이지 않다고 가정되는 반면 로렌츠 대칭은 자연의 정확한 대칭이 아니라 작은 변동에만 유효한 대략적인 설명입니다.이러한 진공 내부에 존재하며 작은 변동을 만들거나 측정할 수 있는 관측자는 로렌츠 파괴 보정을 감지할 [6]수 있을 만큼 에너지와 운동량이 충분히 높지 않은 한 상대론적 물체로 관측할 수 있습니다.에너지와 모멘타가 들뜸 임계값보다 낮으면 초유체 배경은 이상적인 유체처럼 작용하므로, Michelson-Morley형 실험은 그러한 [1][2]에테르로부터의 항력을 관찰하지 않는다.

게다가, 상대성 이론에서, 갈릴레이 대칭(거시경적 비상대론적 세계와 현저한)은 입자의 속도가 진공에서의 빛의 속도에 비해 작을 때 대략적인 대칭으로 나타난다.SVT에서는 갈릴레이 대칭을 얻기 위해 로렌츠 대칭을 거칠 필요가 없다.-대부분의 비상대성 초유체의 분산 관계는 큰 모멘타에서 [7][8][9]비상대성 거동에 따르는 것으로 알려져 있다.

요약하자면, 진공 초유체의 변동은 "작은"[nb 1] 모멘타(일명 "음극 한계")에서 상대론적 물체처럼 작용한다.

비이론적인 것들처럼

큰 순간에.아직 알려지지 않은 중요하지 않은 물리학은 이 두 체제 사이에 있는 것으로 여겨진다.

상대론적 양자장 이론

상대론적 양자장 이론에서 물리적 진공은 또한 특정 에너지를 연관시킬 수 있는 일종의 비사소한 매체로 간주됩니다.이것은 절대 빈 공간(또는 "수학 진공")의 개념이 양자 역학의 가설과 모순되기 때문입니다.QFT에 따르면 실제 입자가 없는 경우에도 배경은 항상 가상 입자의 생성과 소멸 쌍으로 채워집니다.그러나 이러한 매체를 직접 묘사하려는 시도는 이른바 자외선 분기로 이어진다.양자 전기역학 같은 일부 QFT 모델에서는 이러한 문제를 재규격화 기법을 사용하여 "해결"할 수 있습니다. 즉, 분산되는 물리적 값을 실험적으로 측정된 값으로 대체하는 것입니다.양자 일반 상대성 이론과 같은 다른 이론에서는 이 속임수가 통하지 않고 신뢰할 수 있는 섭동 이론을 구성할 수 없다.

SVT에 따르면, 이것은 고에너지("자외선") 상태에서 로렌츠 대칭이 실패하기 시작했기 때문에 의존적인 이론이 모든 에너지 척도와 모멘타에 대해 유효하다고 볼 수 없기 때문이다.이에 대응하여 로렌츠 대칭 양자장 모델은 진공 에너지 역치보다 분명히 좋은 근사치이지만, 가까운 곳에서는 상대론적 설명이 점점 더 "효과적"이 되고 공변장 이론 작용에 대한 표현을 손으로 조정할 필요가 있기 때문에 점점 덜 자연스러워진다.

곡선 시공간

일반 상대성 이론에 따르면, 중력 상호작용은 리만 기하학의 수학적 형식주의를 사용하여 시공간 곡률의 관점에서 설명된다.이것은 낮은 에너지의 영역에서 수많은 실험과 관찰에 의해 뒷받침되었다.그러나 일반상대성이론을 양자화하려는 시도는 여러 가지 심각한 문제로 이어졌고, 따라서 중력의 미시적 구조는 아직 정의되지 않았다.여기에는 근본적인 이유가 있을 수 있다. 일반 상대성 이론의 자유도는 근사적이고 효과적인 것에 기초한다.일반상대성이론이 효과적인 이론인지에 대한 의문은 [10]오랫동안 제기되어 왔다.

SVT에 따르면 곡면 시공간은 비상대적 배경응축수의 [6][11]소진폭 집단 들뜸 모드로서 발생한다.이에 대한 수학적 설명은 아날로그 중력 [12]모델에서도 사용되는 유체-중력 유추와 유사합니다.따라서 상대론적 중력은 본질적으로 진폭이 배경에 비해 작은 집합 모드의 장파장 이론이다.이 요건을 벗어나면 리만 기하학의 관점에서 중력에 대한 곡선 공간 설명은 불완전하거나 잘못 정의된다.

우주 상수

우주론적 상수의 개념은 상대론적 이론에서만 말이 됩니다. 따라서 SVT 프레임워크 내에서 이 상수는 배경 값 위의 진공의 작은 변동 에너지만 언급할 수 있지만 진공 [13]자체의 에너지는 언급할 수 없습니다.따라서 SVT에서 이 상수는 기본적인 물리적 의미가 없으며 진공파괴와 같은 관련 문제는 애초에 발생하지 않습니다.

중력파 및 중력자

일반 상대성 이론에 따르면 일반적중력파는 다음과 같습니다.

  1. 곡면 시공간에서 일어나는 작은 변동
  2. 는 소스로부터 분리되어 독립적으로 전파됩니다.

초유체 진공 이론은 이 두 가지 특성을 모두 가진 상대론적 물체가 [11]자연에 존재할 가능성에 의문을 제기합니다.실제로, 접근법에 따르면, 곡면 시공간 자체는 초유체 배경의 작은 집단 들뜸이다. 따라서, 특성 (1)은 실제로 중력자가 물리적으로 강한 개념처럼 보이지 않는 "작은 요동의 작은 요동"일 것이라는 것을 의미한다.예를 들어 포논 내부의 이온).결과적으로, 일반 상대성 이론에서 중력장에만 명확한 응력-에너지 텐서가 없고 의사 센서 하나라는 [14]것은 단순한 우연이 아닐 수 있다.따라서 (2)의 성질은 일반상대성이론인 정확한 로렌츠 대칭을 가진 이론에서 완전히 정당화될 수 없다.그러나 SVT는 현재 중력파에 기인하는 천체물리학적 현상의 원인이 될 수 있는 초유체 배경의 비국재 파동 같은 들뜸의 존재를 사전에 금지하지는 않는다.그러나, 그러한 흥분은 완전히 상대론적인 이론의 틀 안에서 정확하게 묘사될 수 없다.

질량 생성 및 힉스 입자

힉스 입자약한 입자에 질량을 주기 위해 전기 약 이론에서 도입된 스핀 0 입자입니다.힉스 입자의 질량의 기원은 전기 약 이론으로 설명되지 않는다.대신, 이 질량은 힉스 전위를 통해 자유 매개변수로 도입되며, 따라서 표준 [15]모델의 또 다른 자유 매개변수가 된다.표준 모델(또는 그 확장)의 프레임워크 내에서 이 모수 값의 이론적 추정은 간접적으로만 가능하며 결과는 서로 [16]크게 다르다.따라서, 힉스 입자의 사용(또는 미리 정의된 질량을 가진 다른 소립자) 은 질량 생성 문제의 가장 근본적인 해결책이 아니라 그것의 변형과 무한에 불과하다.Glashow의 또 다른 알려진 문제:와인버그-살람 모델은 대칭 파괴 [nb 2]척도 이상의 에너지에 대한 (끊기지 않은) 힉스 섹터의 잘못된 질량 항 부호이다.

SVT는 전기 약 힉스 입자의 존재를 명시적으로 금지하지는 않지만, 기본적인 질량 생성 메커니즘에 대한 개념을 가지고 있습니다. 즉, 초전도체[11][17]초유체에서의 갭 생성 메커니즘과 유사하게 소립자는 진공 응축수와의 상호작용에 의해 질량을 획득합니다.비록 이 아이디어가 완전히 새로운 것은 아니지만, 상대론적 콜먼-바인버그 접근법[18]떠올릴 수 있지만, SVT는 대칭을 깨는 상대론적 스칼라 장에 특정한 [19]조건에서만 소립자로 해석될 수 있는 배경 초유체의 작은 변동을 설명하는 의미를 부여합니다.일반적으로 다음 두 가지 시나리오가 발생할 수 있습니다.

  • 힉스 입자가 존재한다: 이 경우 SVT는 전기 약자의 기초가 되는 질량 생성 메커니즘을 제공하고 힉스 입자의 질량의 기원을 설명한다.
  • 힉스 입자는 존재하지 않는다: 그러면 약한 입자는 진공 응축수와 직접 상호작용하여 질량을 얻는다.

따라서 힉스 입자는 존재하더라도 [19]그 원인이 아닌 근본적인 질량 생성 현상의 부산물이 될 것이다.

또한 SVT의 일부 버전은 4진수보다는 로그 전위에 기초한 파동 방정식을 선호합니다.전자의 전위는 자발적인 대칭 파괴에 필요한 멕시코 모자 모양뿐만 아니라 진공의 설명에 더 적합한 몇 가지 다른 특징을 가지고 있다.

로그 BEC 진공 이론

이 모델에서 물리적 진공은 로그 슈뢰딩거 방정식에 의해 설명되는 지면 상태 파동 함수의 강한 상관 양자 보스 액체로 추측된다.상대론적 중력 상호작용은 소진폭 집단 들뜸 모드로서 발생하는 반면 상대론적 소립자는 낮은 에너지와 [17]모멘타의 한계에서 입자와 같은 모드로 묘사될 수 있는 것으로 나타났다.다른 이론과 이 이론의 본질적인 차이점은 로그 초유체에서는 변동의 최대 속도가 선행(고전적) 순서로 일정하다는 것입니다.이를 통해 상대성 공식을 "전화"(선형화) [11]한계에서 완전히 복구할 수 있습니다.

제안된 이론은 많은 관찰 결과를 가지고 있다.그것들은 높은 에너지와 순간에서 입자 유사 모드의 동작이 결국 상대론적 모드와 구별된다는 사실에 기초하고 있습니다. 즉, 유한 [20]에너지에서 의 한계 속도에 도달할 수 있습니다.다른 예측된 효과로는 초광속 전파와 진공 체렌코프 [21]방사선이 있다.

이 이론은 전기에 약한 힉스를 대체하거나 바꾸는 질량 생성 메커니즘을 옹호한다.초유체 진공과의 상호작용에 의해 소립자의 질량이 발생할 수 있으며, 이는 초전도체[11][17]갭 발생 메커니즘과 유사하다.예를 들어 평균 성간 진공에서 전파되는 광자는 약 10전자볼트−35 추정되는 작은 질량을 얻는다.또한 글래쇼에서 사용된 것과 다른 힉스 섹터에 대한 유효 잠재력을 도출할 수 있다.와인버그-살람 모델은 여전히 질량 생성을 생성하며 전통적인 힉스 [19]전위에 나타나는 상상의 질량[nb 2] 문제가 없다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 여기서 "작은"이라는 용어는 선형화된 한계를 가리키며, 실제로 이러한 모멘타의 값은 전혀 작지 않을 수 있습니다.
  2. ^ a b 힉스 퍼텐셜을 확장하면 2차 항에서 계수는 음으로 나타납니다.이 계수는 스칼라 입자의 제곱 질량의 물리적 의미를 가집니다.

레퍼런스

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