[論文レビュー] The superstring representation of the universe of codes

Andrea Gregori|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2012

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ひとこと要約

本稿では、宇宙の基本的構造が、すべての論理的コードのエントロピー加重和から生じることを提案している。連続極限において自然に超弦理論が有効記述として得られ、位相空間における幾何的およびエントロピー的原理から、素粒子の質量、結合定数、強い力が導かれる。これは、LHCなどの高エネルギー衝突実験で観測可能な共鳴状態を予測する。特に、250 GeV付近および125 GeV付近に励起された陽子状態が予想される。

ABSTRACT

We discuss the continuum field theory limit of the physical scenario described in Ref. [1], the universe arising from the interpretation of the most general collection of logical codes in terms of distributions of units of energy along units of space. This limit leads in a natural way to string theory as the theory which allows to perturbatively parametrize the geometric structures in terms of propagating particles and fields. We discuss some general properties of the spectrum, masses and couplings, the existence of the strong force, with particular attention to the excited states, and the implications for the physics of high energy colliders.

研究の動機と目的

• 物理的宇宙がすべての論理的コードの統計的和として生じる統一的枠組みを確立すること。
• 離散的かつ情報理論的時空モデルの連続極限として超弦理論がどのように出現するかを導出すること。
• 位相空間におけるエントロピー的力学によって、素粒子の質量、結合定数、強い力の起源を説明すること。
• 弦スペクトル内の励起状態から、高エネルギー陽子-反陽子衝突における観測可能な共鳴状態を予測すること。

提案手法

• すべての観測量の生成関数として、Ψ(E) = ∑_Ψ(E) e^{S(Ψ)} を用い、エントロピー S は位相空間体積 W(Ψ) から導出する。
• 大エネルギー極限において、離散的組み合わせ的コードから連続的弦場理論への対数写像を適用する。
• 位相空間体積スケーリングを用いて、宇宙の年齢（全エネルギー E）の関数として素粒子の質量と結合定数を導出する。
• 強い力を、重力への結合および非摂動的位相空間制約の結果としてのエントロピー的効果としてモデル化する。
• 共鳴現象を記述するための弦経路積分を構築し、エントロピー加重和と場理論極限におけるフェ Feynman 経路積分を結びつける。
• 乗法的位相空間関係を用いて励起陽子状態を予測し、有効結合定数から質量を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 離散的論理的コードの宇宙における連続極限が、なぜ有効物理理論として超弦理論に自然に帰着するのか。
• RQ2 力学が完全にエントロピー的である枠組みにおいて、素粒子の質量と結合定数の起源は何か。
• RQ3 なぜこのエントロピー的モデルにおいて強い力が必然的に出現するのか。重力およびヒッグス機構とどのように関係しているのか。
• RQ4 エントロピー加重和による状態の重ね合わせから、高エネルギー衝突における共鳴状態はどのように生じるのか。
• RQ5 この枠組みにおいて、励起された陽子およびレプトン状態の予測される質量と崩壊チャネルは何か。

主な発見

• すべての論理的コードのエントロピー加重和の連続極限は、自然に時空および場の有効記述として超弦理論に帰着する。
• 素粒子の質量と結合定数は、位相空間体積とエネルギースケーリングに依存し、質量は宇宙の年齢（全エネルギー E）の関数としてスケーリングする。
• 強い力は、重力への結合および非摂動的位相空間制約の結果として必然的に出現するものであり、基本的相互作用としてではなく、効果的力として現れる。
• 励起陽子状態は、p̄p束縛状態から約250 GeVで予測され、(p e⁻)および(p μ)状態から約125 GeVの追加共鳴状態も予測される。
• 陽子-反陽子衝突における共鳴構造は、乗法的位相空間効果に起因し、特定のエネルギー閾値で断面積が増幅される。
• 場理論極限における経路積分は、エントロピー加重和の大N近似として回復され、非共鳴状態はガウス的抑制を受ける。