[论文解读] Observable effects from extra dimensions

Uwe Guenther, Alexander Zhuk|ArXiv.org|May 31, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文提出，在高维引力理论中，紧致化的额外维会产生内部空间度规的共形激发，这些激发在四维时空表现为引力轴子。这些轴子可贡献于暗物质密度，或改变标准模型粒子的截面，为天体物理学和高能物理学提供可检验的物理解释。

ABSTRACT

For any multidimensional theory with compactified internal spaces, conformal excitations of the internal space metric result in gravitational excitons in the external spacetime. These excitations contribute either to dark matter or to cross sections of usual particles.

研究动机与目标

• 研究高维引力理论中紧致化额外维的物理后果。
• 探讨内部空间度规的共形激发如何在四维时空中产生可观测效应。
• 确定这些激发是否可解释为暗物质或改变标准模型粒子相互作用截面。
• 在高维引力理论与天体物理学及粒子物理学的物理解释之间建立桥梁。
• 提供一种通过可测量的引力与粒子物理效应检验额外维的机制。

提出的方法

• 利用广义相对论与量子场论框架，分析具有紧致内部空间的高维理论。
• 聚焦于内部空间度规的共形激发，作为外部时空中有效引力自由度的来源。
• 推导包含由内部空间动力学产生的引力轴子的四维有效作用量。
• 识别这些轴子与标准模型粒子的耦合及其对散射截面的贡献。
• 评估这些轴子在宇宙学与天体物理学中的影响，特别是其作为暗物质候选者的潜在作用。
• 使用维数约化技术，将高维动力学投影到四维时空。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高维引力理论中，紧致化内部空间的共形激发是否会在四维时空产生可观测的引力效应？
• RQ2 这些激发是否对宇宙中观测到的暗物质密度有贡献？
• RQ3 这些轴子在多大程度上改变了标准模型中已知粒子相互作用的截面？
• RQ4 此类引力轴子在天体物理与对撞机实验中具有何种物理解释特征？
• RQ5 内部空间紧致化动力学如何导致四维有效引力自由度？

主要发现

• 在紧致化高维理论中，内部空间度规的共形激发会在四维时空中产生引力轴子。
• 这些轴子可对有效暗物质密度有贡献，为暗物质提供几何起源。
• 这些轴子会改变标准模型粒子的截面，可能改变高能过程中的散射振幅。
• 该模型为连接高维引力与宇宙学及粒子物理中的可观测现象提供了机制。
• 通过维数约化导出的有效四维理论包含新的引力自由度，具有可测量的物理意义。
• 结果与现有引力与天体物理观测约束一致，表明未来实验中可进行可检验的预测。