[論文レビュー] TeV scale gravity, mirror universe, and ... dinosaurs

З. К. Силагадзе|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 2000

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 14被引用数 41

ひとこと要約

本稿は、TeVスケールの重力、鏡像宇宙、そして恐竜を絶滅させた白亜記＝ペルム紀-トリアス紀（K-T）絶滅の間の推測的で仮説的な関連を提案する。鏡像物質を有する伴星『ネメシス』が、周期的な彗星の showers を引き起こし、結果として絶滅を引き起こした可能性があり、鏡像世界はこのような明るくない、光を発しない天体が自然に隠れるメカニズムを提供するとする。

ABSTRACT

This is somewhat extended version of the talk given at the Gran Sasso Summer Institute: Massive Neutrinos in Physics and Astrophysics. It describes general ideas about mirror world, extra spatial dimensions and dinosaur extinction. Some suggestions are made how these seemingly different things can be related to each other.

研究の動機と目的

• 白亜記＝ペルム紀-トリアス紀絶滅が、遠くの見えない伴星から生じる周期的な彗星の showers によって引き起こされた可能性を検討すること。
• 鏡像世界の概念——鏡像粒子と対称的な物理学を含む——が、このような星のための実現可能な隠蔽メカニズムを提供できるかどうかを調査すること。
• TeVスケールの重力、M理論、SO(10)の統一理論といった理論的枠組みが、鏡像宇宙の存在とその天体物理学的結果にどのように関連するかを結びつけること。
• 太陽系外縁部の観測された安定性と軌道的特徴が、仮説的な伴星の鏡像物質由来によって説明可能かどうかを検討すること。
• ネメシスの直接的検出がなされていない理由が、その成分が鏡像物質であるため、従来の天文観測では検出不能である可能性を提唱すること。

提案手法

• Lie代数（例：F₄の三重性）および表現（SO(10)、SO(9)）の数学的構造を用いて、素粒子多重項とその次元の間の関係を導出し、物理学における深い対称性を示唆する。
• Freudenthal-Titsの魔術的正方形とオクタニオン構造を用いて、例外的Lie群を11次元の超重力理論およびM理論と結びつける。
• 算術的恒等式（例：44 + 84 = 128）と11次元超重力理論における物理的多重項の類似性を示し、こうした方程式がスピン統一対称性を強制することを示す。
• M理論から導かれるE₈ × E₈ヘテロティック弦理論が、自然に『影の』E₈セクターを含み、これが鏡像世界を表す可能性を提唱する。
• 軌道力学と銀河潮汐効果を分析し、非黄道面で安定な軌道にある鏡像ネメシスが、数十億年にもわたって内太陽系を乱さずに存続可能であると主張する。
• 鏡像物質の星雲が通常の物質とは独立した角運動量を有するように形成された場合、鏡像星は自然に非黄道面の安定した軌道をとれるとのアイデアを提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 鏡像物質を有する伴星（ネメシス）が、K-T絶滅を含む周期的絶滅の周期性を説明できるだろうか？
• RQ2 鏡像世界のシナリオは、重力的影響は示すが直接検出されていないネメシスの欠如をどのように説明できるだろうか？
• RQ3 余剰次元とM理論は、パリティ対称性を持つ実現可能な鏡像宇宙を生成するために果たす役割は何か？
• RQ4 太陽系外縁部の観測された安定性は、非黄道面軌道を持つ鏡像起源の伴星によって説明可能だろうか？
• RQ5 SO(10)などの統一理論および例外的Lie群に基づく理論的根拠は、鏡像セクターの存在にあり得るだろうか？

主な発見

• 44 + 84 = 128 という式は11次元N=1超重力多重項に対応し、44が重力子、84が第二のボソン場、128がRarita-Schwingerスピンルを表す。この恒等式はスピン統一対称性を強制する。
• SO(9)表現における44 + 84 = 128は、F₄リー代数の三重性構造から生じ、11次元超重力多重項と関連づけられる。
• 11次元のM理論は低エネルギー極限でE₈ × E₈ヘテロティック弦理論に還元され、第二のE₈は鏡像粒子を有する鏡像世界として解釈可能である。
• 鏡像世界のシナリオは、ネメシスが検出されていない理由を自然に説明する：鏡像物質で構成されている場合、光を放出も反射もせず、従来の望遠鏡では検出不能である。
• 角運動量が通常の物質とは独立して形成された鏡像物質の星雲から生まれた鏡像ネメシスは、自然に非黄道面で安定な軌道をとることができ、銀河潮汐の影響を最小限に抑え、長期的な軌道安定性を実現する。
• 太陽系が混合鏡像星雲から形成されたという仮説により、惑星とは異なる軌道面を持つ鏡像伴星の自然な起源が説明可能となり、軌道安定性と観測された傾きの間の矛盾が解消される。