[논문 리뷰] Nonlocal Gravity

Bahram Mashhoon|arXiv (Cornell University)|2017. 07. 18.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 3인용 수 31

한 줄 요약

이 논문은 텔레파라렐 형식에서 스칼라 구성 커널을 도입함으로써 아인슈타인 중력 이론의 비국소적 일반화를 제안하며, 적분미분형 장 방정식을 도출한다. 비국소성은 효과적으로 암흑물질을 모방하여 선형화된 뉴턴 한계에서 토린-쿠언 수정 중력 모델의 현상학을 재현한다.

ABSTRACT

The analysis of measurements of accelerated observers in Minkowski spacetime has led to the development of nonlocal special relativity theory. Inertia and gravitation are intimately connected in accordance with the principle of equivalence. We therefore seek a nonlocal generalization of the theory of gravitation such that in the new theory the field equations are integro-differential equations for the local gravitational field. We show that it is possible to develop a nonlocal generalization of Einstein's theory of gravitation via the introduction of a scalar constitutive kernel in the teleparallel equivalent of general relativity. The resulting nonlocal theory is essentially equivalent to Einstein's theory plus That is, nonlocality simulates dark matter by introducing a new source term into general relativity. In the linear approximation for the nonlocal modification of Newtonian gravity, we recover the theoretical basis for the phenomenological Tohline-Kuhn modified gravity approach to the explanation of the astrophysical evidence for dark matter.

연구 동기 및 목표

• 새로운 입자가 없는 조건에서 암흑물질 효과를 설명하는 비국소 일반상대성 이론의 일반화를 개발하기 위해.
• 비국소성이 중력 장 방정식에 어떻게 작용하여 천체물리학적 암흑물질 증거를 재현할 수 있는지 탐구하기 위해.
• 비국소 장 이론을 통해 토린-쿠언과 같은 수정 중력 모델의 이론적 기반을 구축하기 위해.
• 등가원리에 의해 비국소적 관성과 비국소적 중력 간의 연결을 수립하기 위해.

제안 방법

• 스칼라 구성 커널을 사용한 텔레파라렐 일반상대성 이론의 비국소 중력 이론을 수립한다.
• 국소 중력에서 비국소 상호작용으로 확장하여 적분미분형 장 방정식을 유도한다.
• 비국소 관성과 비국소 중력 간의 연결을 위해 등가원리를 적용한다.
• 비국소 장 방정식의 선형 근사를 수행하여 비국소 보정이 포함된 뉴턴 중력을 회복한다.
• 유도된 비국소 뉴턴 포텐셜을 토린-쿠언 수정 중력 모델과 비교한다.
• 비국소 이론이 선형 영역에서 현상학적 암흑물질 프로파일을 재현함을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비국소성이 중력 장 방정식에 의해 암흑물질 효과를 모방할 수 있는가?
• RQ2 스칼라 구성 커널의 도입이 텔레파라렐 중력에서 장 방정식에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 비국소 이론이 선형 근사에서 토린-쿠언 수정 중력 포텐셜을 재현하는가?
• RQ4 관성과 중력의 맥락에서 비국소성의 물리적 해석은 무엇인가?
• RQ5 비국소 중력은 가속 기준에서 등가원리와 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• 비국소 중력 일반화는 효과적으로 암흑물질을 모방하는 새로운 소스 항을 도입한다.
• 적분미분형 장 방정식은 텔레파라렐 형식에서 스칼라 구성 커널을 사용하여 도출된다.
• 선형 근사에서 비국소 이론은 토린-쿠언 수정 중력 포텐셜을 재현한다.
• 비국소 이론은 현상학적 수정 중력 모델에 대한 이론적 기반을 제공한다.
• 비국소성은 등가원리와 비국소 특수상대성 이론에서 자연스럽게 도출된다.
• 이 те올리는 본질적으로 아인슈타인의 일반상대성 이론에 비국소적 암흑물질 유사 기여를 더한 것과 동일하다.