[論文レビュー] Screening the graviton background, graviton pairing, and Newtonian gravity

Michael A. Ivanov|ArXiv.org|Jun 30, 2002

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 3被引用数 11

ひとこと要約

本稿では、ニュートン力学的重力が、超強力に相互作用する重ヒッグス粒子の背景からの圧力によって生じる量子重力メカニズムを提案している。重ヒッグス粒子のペアリングが、反発力のバランスをとる上で不可欠であり、その結果としてネットで引力が生じる。重力定数 $ G $ は $ H^2 / T^4 $ に比例すると導出され、ハッブル定数の理論的推定値が $ 2.14 imes 10^{-18} \text{s}^{-1} $ となる。また、このモデルではブラックホールが等価原理を破ると示唆している。

ABSTRACT

It is shown that screening the background of super-strong interacting gravitons creates for any pair of bodies as an attraction force as well an repulsion force due to pressure of gravitons. For single gravitons, these forces are approximately balanced, but each of them is much bigger than a force of Newtonian attraction. If single gravitons are pairing, a body attraction force due to pressure of such graviton pairs is twice exceeding a corresponding repulsion force under the condition that graviton pairs are destructed by collisions with a body. If the considered quantum mechanism of classical gravity is realized in the nature, then an existence of black holes contradicts to Einstein's equivalence principle. In such the model, Newton's constant is proportional to $H^{2}/T^{4},$ where $H$ is the Hubble constant, $T$ is an equivalent temperature of the graviton background. The estimate of the Hubble constant is obtained $H=2.14 \cdot 10^{-18} s^{-1}$ (or $66.875 km \cdot s^{-1} \cdot Mpc^{-1}$).

研究の動機と目的

• ニュートン力学的重力が幾何的性質ではなく、重ヒッグス粒子背景圧力に起因する量子効果として説明可能かどうかを明らかにすること。
• 単一の重ヒッグス粒子から生じる引力と反発力の不均衡を解消するため、重ヒッグス粒子ペアリングを導入すること。
• 重ヒッグス粒子相互作用に基づく量子重力モデルを用いて、ハッブル定数の理論的推定値を導出すること。
• このモデルが等価原理およびブラックホール物理学に与える影響を調査すること。
• プランケンスペクトルを示す重ヒッグス粒子背景を通じて、ニュートン定数とハッブル定数の理論的関係を明らかにすること。

提案手法

• 重ヒッグス粒子-物体相互作用をモデル化するため、超強力な相互作用断面積 $ \sigma(E,\epsilon) = D \cdot E \cdot \epsilon $ を仮定し、$ D \sim 10^{-27}\t\text{m}^2/\text{eV}^2 $ とする。
• 重ヒッグス粒子スペクトル全体にわたる積分を用いて、二つの物体間の引力を計算し、第二の物体による入射重ヒッグス粒子のスクリーニング効果を考慮する。
• 散乱された重ヒッグス粒子の有効断面積を低下させるために、重ヒッグス粒子ペアリングを導入し、これにより反発力が引力に対して抑制されることを実現する。
• 重ヒッグス粒子スペクトルにプランク分布 $ f(\omega,T) $ を用い、$ T $ を宇宙マイクロ波背景放射温度と仮定する。また、真空状態（ゼロ個の重ヒッグス粒子）を除外するための量子統計的要因 $ (1 - P(0,x)) $ を含める。
• 小距離でのスクリーニング断面積に幾何補正を施し、球欠片の面積公式を用いて有限サイズ効果をモデル化する。
• 重力定数を $ G \propto H^2 / T^4 $ として導出し、重ヒッグス粒子ペアリング確率の仮説 $ P_1 = P(1,2x) $ を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ニュートン力学的重力は、超強力に相互作用する重ヒッグス粒子の背景からの圧力から導けるか？
• RQ2 単一の重ヒッグス粒子を考慮した場合、なぜ引力と反発力がバランスを成さず、常に引力が支配的なのか？
• RQ3 重ヒッグス粒子ペアリングは、重ヒッグス粒子圧力に起因する引力と反発力の不均衡をどのように解消するのか？
• RQ4 この量子重力モデルにおいて、ニュートン定数とハッブル定数の理論的関係は何か？
• RQ5 このモデルは、ブラックホールが等価原理を破ると示唆するのか？

主な発見

• 単一の重ヒッグス粒子を考慮した場合、二つの物体に働く重ヒッグス粒子圧力由来の引力は、ニュートン重力の約1000倍に達する。
• 散乱された重ヒッグス粒子に起因する反発力は、引力をほぼ完全に相殺し、単一の重ヒッグス粒子ではネット力がほぼゼロになる。
• 重ヒッグス粒子ペアリングにより有効散乱断面積が低下し、物質との衝突によってペアが破壊される条件のもとで、引力が反発力の2倍に及ぶ。
• モデルはハッブル定数の理論的値を $ H = 2.14 \times 10^{-18}\t\text{s}^{-1} $ と予測し、これは $ 66.875\t\text{km} \cdot \text{s}^{-1} \cdot \text{Mpc}^{-1} $ に相当する。
• ニュートン定数は $ H^2 / T^4 $ に比例すると導出され、重ヒッグス粒子背景温度 $ T $ と関連づけられる。
• このモデルは、ブラックホールが重ヒッグス粒子背景と集団的対象として相互作用するため、点源としての性質を失い、アインシュタインの等価原理に反する可能性を示唆している。