A hurokkvantumgravitáció a kvantumgravitáció egyik elmélete, amely a diszkrét téridő fogalmán [1] [2] és a téridő fizikai gerjesztéseinek egydimenziósságának feltételezésén alapul a Planck-skálákon [3] . Lehetővé teszi a pulzáló Univerzum kozmológiai hipotézisét [4] .
A "hurokkvantum gravitációs elmélet" alapítói az 1980-as években Lee Smolin , Abay Ashtekar , Ted Jacobson és Carlo Rovelli . Ezen elmélet szerint a tér és az idő különálló részekből tevődik össze . Ezek a tér kis kvantumcellái bizonyos módon kapcsolódnak egymáshoz, így kis idő- és hosszúságléptékben tarka, diszkrét térszerkezetet hoznak létre, nagy léptékben pedig simán alakulnak át folyamatos sima téridővé .
A gravitáció hurokkvantumelméletének egyik előnye az a természetesség, amellyel az elemi részecskefizika Standard Modellje magyarázatot kap benne .
S. Bilson-Thompson ( Sundance Bilson-Thompson ) 2005-ös cikkében [5] olyan modellt javasolt (nyilván M. Khovanov általánosabb agyelméletén (matematikai zsinór) alapul [6] [7] ), amelyben a rishonok A Harari hosszú , szalagszerű tárgyakká, úgynevezett szalagokká alakult . Lehetséges, hogy ez magyarázhatja az elemi részecskék részösszetevőinek önszerveződésének okait, ami színtöltés megjelenéséhez vezetett , míg a korábbi preon (rishon) modellben az alapelemek pontrészecskék voltak, és a színtöltést feltételezték. . Bilson-Thompson kiterjesztett szalagjait „gelonoknak”, a modellt pedig gelonnak nevezi. Ez a modell elvezet az elektromos töltés mint topológiai entitás megértéséhez, amely a szalagok megcsavarásakor keletkezik.
A Bilson-Thompson által 2006-ban F. Markopolou-val ( Fotini Markopolou ) és L. Smolinnal ( Lee Smolinnal) együtt publikált második tanulmányában azt javasolták, hogy bármely kvantumgravitációs elméletre, amely a hurkok osztályába tartozik, amelyben a tér- az idő kvantált, maga a téridő gerjesztett állapotai játszhatják a preonok szerepét, ami a standard modell megjelenéséhez vezet, mint a kvantumgravitáció elméletének egyik felbukkanó tulajdonsága [8] .
Így Bilson-Thompson és munkatársai azt javasolták, hogy a hurokkvantumgravitáció elmélete képes reprodukálni a standard modellt azáltal, hogy automatikusan egyesíti mind a négy alapvető erőt . Ugyanakkor a brad (szálas téridő szövevény) formájában bemutatott preonok segítségével sikerült felépíteni egy sikeres modellt az alapvető fermionok ( kvarkok és leptonok ) első generációjáról többé-kevésbé. töltéseik és paritásaik helyes reprodukálása [8] .
Az eredeti Bilson-Thompson tanulmány azt sugallta, hogy a második és harmadik generációs alapvető fermionok bonyolultabb agyként is ábrázolhatók, és hogy az első generációs fermionok a lehető legegyszerűbb agyak, bár nem adtak meg specifikus reprezentációt az összetett agyról. Úgy gondolják, hogy az elektromos és színtöltéseket, valamint a magasabb rangú generációkhoz tartozó részecskék paritását pontosan ugyanúgy kell meghatározni, mint az első generáció részecskéinél. A kvantumszámítási módszerek alkalmazása lehetővé tette annak kimutatását, hogy az ilyen részecskék stabilak, és nem bomlanak le a kvantumfluktuációk hatására [ 9] .
A Bilson-Thompson modellben a szalagszerkezeteket olyan entitásokként ábrázolják, amelyek ugyanabból az anyagból állnak, mint maga a téridő [9] . Bár a Bilson-Thompson cikkek bemutatják, hogyan lehet fermionokat és bozonokat nyerni ezekből a struktúrákból , azt a kérdést, hogy a Higgs-bozont miként lehetne előállítani márkajelzéssel, nem tárgyalják.
L. Freidel ( L. Freidel ), J. Kowalski-Glikman ( J. Kowalski-Glikman ) és A. Starodubtsev 2006 -os cikkében azt javasolta, hogy az elemi részecskék a gravitációs mező Wilson-vonalai segítségével ábrázolhatók, ami arra utal, hogy a tulajdonságok A részecskék tömege (tömegük, energiájuk és forgásuk) megfelelhet a Wilson hurkok tulajdonságainak - a hurokkvantumgravitáció elméletének alapvető tárgyai. Ez a munka a Bilson-Thompson preon modell további elméleti alátámasztásának tekinthető [10] .
A körkvantumgravitáció elméletéhez közvetlenül kapcsolódó spin habmodell formalizmusát felhasználva, és csak az utóbbi kezdeti elvei alapján reprodukálható a Standard Modell egyes részecskéi is, mint például a fotonok , gluonok [ 11] és gravitonok [12] [13] – függetlenül a fermionok Bilson-Thompson brad sémájától. Ez a formalizmus azonban 2006-ig még nem tudott gelon modelleket építeni. A gelon modellben nincsenek olyan agyak, amelyekkel meg lehetne építeni a Higgs-bozont, de elvileg ez a modell nem tagadja ennek a bozonnak a létezésének lehetőségét valamiféle összetett rendszer formájában. Bilson-Thompson megjegyzi, hogy mivel a nagyobb tömegű részecskék általában bonyolultabb belső szerkezettel rendelkeznek (figyelembe véve a bradák csavarodását is), ez a szerkezet összefüggésbe hozható a tömegképződés mechanizmusával. Például a Bilson-Thompson modellben a nulla tömegű foton szerkezete nem csavart bradoknak felel meg. Az azonban még mindig tisztázatlan, hogy a spin hab formalizmus [11] keretein belül kapott fotonmodell megfelel-e a Bilson-Thompson fotonnak, amely modelljében három felcsavaratlan szalagból áll [8] (lehetséges, hogy a kereten belül a spin hab formalizmusból a fotonmodell több változata is megszerkeszthető).
Kezdetben a "preon" fogalmát a fél spinű fermionok (leptonok és kvarkok) szerkezetében szereplő pontrészecskék megjelölésére használták. Mint már említettük, a pontrészecskék használata a tömeg paradoxonához vezet. A Bilson-Thompson modellben a szalagok nem „klasszikus” pontszerkezetek. Bilson-Thompson a "preon" kifejezést használja a terminológia folytonosságának megőrzésére, de ezzel a kifejezéssel az objektumok egy tágabb osztályát jelöli, amelyek a kvarkok, leptonok és mérőbozonok szerkezetének összetevői.
A Bilson-Thompson megközelítés megértéséhez fontos, hogy az ő preonmodelljében az elemi részecskéket, például az elektront hullámfüggvényekkel írja le. A koherens fázisú spin hab kvantumállapotainak összegét a hullámfüggvényen keresztül is leírjuk. Ezért lehetséges, hogy a spin hab formalizmus segítségével elemi részecskéknek (fotonoknak és elektronoknak) megfelelő hullámfüggvényeket kaphatunk. Jelenleg az elemi részecskék elméletének egyesítése a hurok kvantumgravitáció elméletével a kutatás nagyon aktív területe [14] .
2006 októberében Bilson-Thompson módosította írását [15] , és megjegyezte, hogy bár modelljét preonmodellek ihlették, ez nem szigorúan preon, így nagy valószínűséggel a preonmodelljének topológiai diagramjai használhatók. és más alapvető elméletekben, mint pl. mint például az M-elmélet . A preon modellekre támasztott elméleti megszorítások nem alkalmazhatók az ő modelljére, hiszen abban az elemi részecskék tulajdonságai nem a részrészecskék tulajdonságaiból, hanem ezen részrészecskék egymáshoz való kötéseiből (brads) származnak. Az egyik lehetőség például a preonok "beágyazása" az M-elméletbe vagy a hurokkvantumgravitáció elméletébe.
Sabine Hossenfelder azt javasolta, hogy a „minden elméletének” két alternatív versenyzőjét – a húrelméletet és a hurokkvantumgravitációt – tekintsék ugyanannak az éremnek az oldalának. Annak érdekében, hogy a hurokkvantumgravitáció ne mondjon ellent a speciális relativitáselméletnek, olyan kölcsönhatásokat kell bevezetni benne, amelyek hasonlóak a húrelméletben figyelembe vettekhez. [16] .
Cikkének módosított változatában Bilson-Thompson elismeri, hogy modelljének megoldatlan problémái továbbra is a részecskék tömegspektruma , a spinek , a Cabibbo - keverés , valamint az, hogy modelljét alapvetőbb elméletekhez kell kötni.
A cikk [17] későbbi változatában a brads dinamikáját a Pachner-féle átmenetek ( angolul Pachner moves ) segítségével írják le.
| A gravitáció elméletei | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||