Panorama della teoria delle stringhe - String theory landscape

Teoria delle stringhe
Oggetti fondamentali
Corda Stringa cosmica Brane D-brane
Teoria perturbativa
bosonico Superstringa ( Tipo I , Tipo II , Eterotico )
Risultati non perturbativi
S-dualità T-dualità U-dualità M-teoria F-teoria Corrispondenza AdS/CFT
Fenomenologia
Fenomenologia Cosmologia Paesaggio
Matematica
Simmetria speculare Chiaro di luna mostruoso
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Storia Glossario
v T e

Il paesaggio della teoria delle stringhe o paesaggio del vuoto si riferisce alla raccolta di possibili falsi vuoti nella teoria delle stringhe , che insieme costituiscono un "paesaggio" collettivo di scelte di parametri che regolano le compattazioni .

Il termine "paesaggio" deriva dalla nozione di paesaggio di fitness nella biologia evolutiva . È stato applicato per la prima volta alla cosmologia da Lee Smolin nel suo libro The Life of the Cosmos (1997), ed è stato utilizzato per la prima volta nel contesto della teoria delle stringhe da Leonard Susskind .

Collettori Calabi–Yau compattati

Nella teoria delle stringhe si pensa comunemente che il numero di flusso vuoto sia approssimativamente , ma potrebbe essere o superiore. Il gran numero di possibilità deriva da scelte di collettori Calabi-Yau e scelte di generalizzate flussi magnetici su vari omologia cicli, disponibili a F-teoria . ${\displaystyle 10^{500}}$${\displaystyle 10^{272.000}}$

Se non c'è struttura nello spazio del vuoto, il problema di trovarne una con una costante cosmologica sufficientemente piccola è NP completo . Questa è una versione del problema della somma di sottoinsiemi .

Un possibile meccanismo di stabilizzazione del vuoto della teoria delle stringhe, ora noto come meccanismo KKLT , è stato proposto nel 2003 da Shamit Kachru , Renata Kallosh , Andrei Linde e Sandip Trivedi .

Messa a punto secondo il principio antropico

Si presume che la messa a punto di costanti come la costante cosmologica o la massa del bosone di Higgs avvenga per ragioni fisiche precise invece di prendere i loro valori particolari a caso. Cioè, questi valori dovrebbero essere coerenti in modo univoco con le leggi fisiche sottostanti.

Il numero di configurazioni teoricamente consentite ha suggerito che non è così e che molti diversi vuoti sono realizzati fisicamente. Il principio antropico propone che le costanti fondamentali possano avere i valori che hanno perché tali valori sono necessari per la vita (e quindi osservatori intelligenti per misurare le costanti). Il paesaggio antropico si riferisce quindi all'insieme di quelle porzioni di paesaggio adatte a sostenere la vita intelligente.

Per implementare questa idea in una teoria fisica concreta, è necessario postulare un multiverso in cui i parametri fisici fondamentali possono assumere valori diversi. Ciò è stato realizzato nel contesto dell'inflazione eterna .

Modello Weinberg

Nel 1987, Steven Weinberg propose che il valore osservato della costante cosmologica fosse così piccolo perché è impossibile che la vita si verifichi in un universo con una costante cosmologica molto più grande.

Weinberg ha tentato di prevedere la grandezza della costante cosmologica sulla base di argomenti probabilistici. Sono stati fatti altri tentativi per applicare un ragionamento simile ai modelli della fisica delle particelle.

Tali tentativi si basano sulle idee generali della probabilità bayesiana ; interpretare la probabilità in un contesto in cui è possibile estrarre un solo campione da una distribuzione è problematico nella probabilità frequentista ma non nella probabilità bayesiana, che non è definita in termini di frequenza degli eventi ripetuti.

In tale quadro, la probabilità di osservare alcuni parametri fondamentali è data da, ${\displaystyle P(x)}$${\displaystyle x}$

${\ Displaystyle P (x) = P_ {\ mathrm {precedente} } (x) \ volte P_ {\ mathrm {selezione} } (x),}$

dove è la probabilità a priori, da teoria fondamentale, dei parametri ed è la "funzione di selezione antropica", determinata dal numero di "osservatori" che si verificherebbero nell'universo con parametri . ${\displaystyle P_{\mathrm {prima} }}$${\displaystyle x}$${\displaystyle P_{\mathrm {selezione} }}$${\displaystyle x}$

Questi argomenti probabilistici sono l'aspetto più controverso del paesaggio. Le critiche tecniche a queste proposte hanno evidenziato che:

• La funzione è completamente sconosciuta nella teoria delle stringhe e può essere impossibile da definire o interpretare in modo probabilistico ragionevole.${\displaystyle P_{\mathrm {prima} }}$
• La funzione è completamente sconosciuta, poiché si sa così poco sull'origine della vita. Criteri semplificati (come il numero di galassie) devono essere usati come proxy per il numero di osservatori. Inoltre, potrebbe non essere mai possibile calcolarlo per parametri radicalmente diversi da quelli dell'universo osservabile.${\displaystyle P_{\mathrm {selezione} }}$

Approcci semplificati

Tegmark et al. hanno recentemente considerato queste obiezioni e proposto uno scenario antropico semplificato per la materia oscura degli assioni in cui sostengono che i primi due di questi problemi non si applicano.

Vilenkin e collaboratori hanno proposto un modo coerente per definire le probabilità per un dato vuoto.

Un problema con molti degli approcci semplificati che le persone hanno provato è che "prevedono" una costante cosmologica che è troppo grande di un fattore di 10-1000 ordini di grandezza (a seconda delle proprie ipotesi) e quindi suggeriscono che l'accelerazione cosmica dovrebbe essere molto più rapido di quanto si osserva.

Interpretazione

Pochi contestano il gran numero di vuoto metastabile. L'esistenza, il significato e la rilevanza scientifica del paesaggio antropico, tuttavia, rimangono controverse.

Problema costante cosmologica

Andrei Linde , Sir Martin Rees e Leonard Susskind lo sostengono come una soluzione al problema delle costanti cosmologiche .

Supersimmetria a scala debole dal paesaggio

Le idee del paesaggio delle stringhe possono essere applicate alla nozione di supersimmetria a scala debole e al problema della Piccola Gerarchia. Per i vuoti di stringa che includono MSSM (Minimal Supersymmetric Standard Model) come teoria del campo efficace a bassa energia, tutti i valori dei campi di rottura SUSY dovrebbero essere ugualmente probabili sul paesaggio. Ciò ha portato Douglas e altri a proporre che la scala di rottura SUSY sia distribuita come una legge di potenza nel paesaggio dove è il numero di campi di rottura F (distribuiti come numeri complessi) ed è il numero di campi di rottura D (distribuiti come numeri reali ). Successivamente, si può imporre il requisito antropico di Agrawal, Barr, Donoghue, Seckel (ABDS) che la scala debole derivata rientri in un fattore di alcuni dei nostri valori misurati (per timore che i nuclei necessari per la vita come la conosciamo diventino instabili (la scala atomica principio)). Combinando questi effetti con un lieve assorbimento della legge di potenza a grandi termini di rottura di SUSY soft, si possono calcolare le masse del bosone di Higgs e delle superparticelle attese dal paesaggio. La distribuzione di probabilità di massa di Higgs ha un picco di circa 125 GeV mentre le sparticelle (con l'eccezione degli higgsinos leggeri) tendono a trovarsi ben oltre i limiti di ricerca attuali di LHC. Questo approccio è un esempio dell'applicazione della naturalezza filamentosa. ${\displaystyle P_{prior}\sim m_{soft}^{2n_{F}+n_{D}-1}}$${\displaystyle n_{F}}$${\displaystyle n_{D}}$

Rilevanza scientifica

David Gross suggerisce che l'idea è intrinsecamente non scientifica, non falsificabile o prematura. Un famoso dibattito sul panorama antropico della teoria delle stringhe è il dibattito Smolin-Susskind sui meriti del paesaggio.

Ricevimento popolare

Ci sono diversi libri popolari sul principio antropico in cosmologia. Gli autori di due blog di fisica, Lubos Motl e Peter Woit , si oppongono a questo uso del principio antropico.

Guarda anche

• Dimensioni extra

Riferimenti

link esterno

• Paesaggio di stringa; stabilizzazione dei moduli; flusso vuoto; compattazione del flusso su arxiv.org .
• Cvetič, Mirjam ; García-Etxebarria, Iñaki; Halverson, James (marzo 2011). "Sul calcolo dei potenziali effettivi non perturbativi nel panorama della teoria delle stringhe". Fortschritte der Physik . 59 (3-4): 243-283. arXiv : 1009.5386 . Bibcode : 2011ForPh..59..243C . doi : 10.1002/prop.201000093 . S2CID  46634583 .