Dilaton - Dilaton

Em física de partículas , a partícula dilaton hipotética é uma partícula de um campo escalar que aparece em teorias com dimensões extras quando o volume das dimensões compactadas varia. Afigura-se como uma radion em teoria Kaluza-Klein 's compactificações de extras dimensões . Na teoria da gravidade de Brans-Dicke , a constante de Newton não é presumida como constante, mas, em vez disso, 1 / G é substituído por um campo escalar e a partícula associada é o dilaton.

Exposição

Nas teorias de Kaluza-Klein, após a redução dimensional, a massa efetiva de Planck varia como alguma potência do volume do espaço compactado. É por isso que o volume pode resultar como um dilaton na teoria efetiva de dimensão inferior .

Embora a teoria das cordas incorpore naturalmente a teoria de Kaluza-Klein que primeiro introduziu o dilaton, as teorias perturbativas das cordas, como a teoria das cordas do tipo I , a teoria das cordas do tipo II e a teoria das cordas heteróticas , já contêm o dilaton no número máximo de 10 dimensões. No entanto, a teoria M em 11 dimensões não inclui o dilaton em seu espectro, a menos que seja compactado . O dilaton na teoria das cordas do tipo IIA é paralelo ao radion da teoria M compactado sobre um círculo, e o dilaton na teoria das cordas E 8 × E 8 é paralelo ao radion do modelo Hořava-Witten . (Para mais informações sobre a origem da teoria M do dilaton, consulte).

Na teoria das cordas , há também um dilaton na planilha CFT - teoria de campo conformada bidimensional . O exponencial de seu valor de expectativa de vácuo determina a constante de acoplamento ge a característica de Euler χ = 2 - 2 g como para planilhas de mundo compactas pelo teorema de Gauss-Bonnet , onde o gênero g conta o número de alças e, portanto, o número de loops ou cordas interações descritas por uma planilha de mundo específica.

Portanto, a constante de acoplamento variável dinâmica na teoria das cordas contrasta com a teoria quântica de campos, onde ela é constante. Desde que a supersimetria seja ininterrupta, tais campos escalares podem assumir valores arbitrários ( moduli ). No entanto, a quebra da supersimetria geralmente cria uma energia potencial para os campos escalares e os campos escalares localizam-se perto de um mínimo, cuja posição deve, em princípio, ser calculada na teoria das cordas.

O dilaton age como um Brans-Dicke escalar, com a efetiva escala de Planck , dependendo tanto a escala de cordas e o campo dilaton.

Na supersimetria, o superparceiro do dilaton ou aqui o dilatino , combina-se com o axion para formar um campo escalar complexo.

O dilaton na gravidade quântica

O dilaton fez sua primeira aparição na teoria Kaluza-Klein , uma teoria pentadimensional que combinava gravitação e eletromagnetismo . Aparece na teoria das cordas . No entanto, tornou-se central para o problema da gravidade de muitos corpos nas dimensões inferiores com base na abordagem da teoria do campo de Roman Jackiw . O ímpeto surgiu do fato de que soluções analíticas completas para a métrica de um sistema covariante de N- corpos se mostraram ilusórias na relatividade geral. Para simplificar o problema, o número de dimensões foi reduzido para 1 + 1 - uma dimensão espacial e uma dimensão temporal. Este modelo de problema, conhecido como teoria R  =  T , ao contrário da teoria G  =  T geral , era passível de soluções exatas em termos de uma generalização da função W de Lambert . Além disso, a equação de campo que governa o dilaton, derivada da geometria diferencial , como a equação de Schrödinger, pode ser passível de quantização.

Isso combina gravidade, quantização e até mesmo a interação eletromagnética, ingredientes promissores de uma teoria física fundamental. Este resultado revelou uma ligação natural previamente desconhecida e já existente entre a relatividade geral e a mecânica quântica. Falta clareza na generalização desta teoria para 3 + 1 dimensões. No entanto, uma derivação recente em 3 + 1 dimensões sob as condições de coordenadas corretas produz uma formulação semelhante ao 1 + 1 anterior, um campo dilaton governado pela equação de Schrödinger logarítmica que é vista na física da matéria condensada e superfluidos . As equações de campo são passíveis de generalização, como mostrado com a inclusão de um processo de um gráviton, e produzem o limite newtoniano correto em dimensões d , mas apenas com um dilaton. Além disso, alguns especulam sobre a aparente semelhança entre o dilaton e o bóson de Higgs . No entanto, é necessária mais experimentação para resolver a relação entre essas duas partículas. Finalmente, uma vez que essa teoria pode combinar efeitos gravitacionais, eletromagnéticos e quânticos, seu acoplamento poderia potencialmente levar a um meio de testar a teoria por meio da cosmologia e da experimentação.

Ação Dilaton

A ação dilaton-gravidade é

Isso é mais geral do que Brans-Dicke no vácuo, pois temos um potencial de dilaton.

Veja também

Citações

Referências