Vũ trụ dao động không đơn lẻ trên Randall-Sundrum II: Tóm tắt và giới thiệu

Bảng liên kết

• Tóm tắt và giới thiệu
• Mô hình vũ trụ
• Cuộc thảo luận
• Sự nhìn nhận
• Người giới thiệu

trừu tượng

Từ khóa : vũ trụ dao động, thế giới màng, nảy lên, quay vòng, ma quái.

1. Giới thiệu

Mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn của vụ nổ lớn bị cản trở bởi một điểm kỳ dị ban đầu (tại thời điểm t = 0), trong đó các phương trình Friedmann mô tả sự tiến hóa theo thời gian của vũ trụ không thể đưa ra một mô tả vật lý hợp lý về động lực học không-thời gian do sự phân kỳ của Hubble tham số H, là hệ quả của mật độ năng lượng vô cùng lớn chiếm ưu thế trong vũ trụ sơ khai. Độ cong vô hướng R cũng phân kỳ, ngụ ý rằng điểm kỳ dị ban đầu là điểm kỳ dị cong kiểu Ricci, được đặc trưng bởi mật độ năng lượng phân kỳ. Như được chỉ ra trong các định lý về điểm kỳ dị nổi tiếng của Hawking và Penrose, điểm kỳ dị ban đầu của vụ nổ lớn không thể tránh được trong một thiết lập của thuyết tương đối rộng (GR) với điều kiện các điều kiện năng lượng được tuân theo bởi vật chất lấp đầy vũ trụ[4, 5]. Một trong những vấn đề chính của vũ trụ học lạm phát tiêu chuẩn, bên cạnh sự mơ hồ về bản chất của trường lạm phát, là, trong khuôn khổ GR, lạm phát không thể là quá khứ vĩnh viễn[6]. Vì vậy, nếu sự lạm phát diễn ra trước một pha bức xạ chiếm ưu thế, thì nguồn gốc của vũ trụ là kỳ dị. Tuy nhiên, ngày nay nhiều nhà vũ trụ học không hài lòng về điểm kỳ dị ban đầu và coi đó là một hạn chế của GR trong việc mô tả không-thời gian có mật độ năng lượng rất lớn.

Nếu không có vụ nổ lớn, thì có khả năng là vũ trụ trải qua quá trình tạo ra lượng tử trong đó có cơ học lượng tử điều chỉnh sang một pha lạm phát, hoặc có thể vũ trụ tồn tại trong một thời gian dài vĩnh viễn ở trạng thái gần như tĩnh sau đó. bởi một pha lạm phát nổi lên, hoặc có một cú nảy không đơn lẻ thay thế vụ nổ lớn đơn lẻ trước đó vũ trụ co lại và sau đó vũ trụ giãn nở. Trong bối cảnh GR, các kịch bản nổi lên và nảy lên chỉ có thể được hiện thực hóa một cách hiệu quả đối với một vũ trụ đóng trong không gian (k = 1). Một cách xử lý hoàn toàn nhất quán đối với khả năng đầu tiên xem xét việc tạo ra lượng tử rất có thể sẽ yêu cầu xử lý bằng lực hấp dẫn lượng tử (QG). Tuy nhiên, hiện tại chưa có lý thuyết QG nào được hiểu và phát triển đầy đủ và hai lý thuyết được chấp nhận nhiều nhất đang được nghiên cứu trong bối cảnh này là lý thuyết M[7] liên quan đến các chiều bổ sung và Lực hấp dẫn lượng tử vòng (LQG)[8]. Lý thuyết M yêu cầu mười một chiều không-thời gian để có tính nhất quán lượng tử của nó trong khi LQG tự lượng tử hóa không-thời gian theo bốn chiều thông thường. Các lý thuyết hiệu quả từ cả hai kịch bản đã trở nên phổ biến trong thời gian gần đây dưới dạng các mô hình thế giới màng ngoài chiều [9, 10] và các mô hình vũ trụ lượng tử vòng lặp hiệu quả (LQC) [11, 12].

Thật thú vị khi lưu ý rằng mặc dù các tiền đề của các lý thuyết nền tảng của QG hoàn toàn khác nhau, nhưng vẫn có một số điểm tương đồng và các đặc điểm giống hệt nhau có thể thu được từ một lớp của các mô hình braneworld và LQC hiệu quả, điều đó có thể gợi ý về một số tương ứng tiềm ẩn. giữa hai cách tiếp cận trái ngược nhau. Trong bức thư này, chúng ta sẽ chỉ nói về các mô hình đưa ra các hiệu chỉnh cho GR tiêu chuẩn ở thang đo tia cực tím (UV) vì chúng ta quan tâm đến độ phân giải của điểm kỳ dị ban đầu. Các mô hình Braneworld có đặc điểm là vũ trụ của chúng ta được biểu diễn bằng một siêu bề mặt (3 + 1) chiều được gọi là 'brane' (là những vật thể xuất hiện trong lý thuyết M) được nhúng trong một không thời gian khối có chiều cao hơn. Mô hình màng đơn Randall Sundrum (RS-II) là một trong những mô hình như vậy với chiều bổ sung giống như không gian, chỉ ra rằng đặc trưng của không gian khối là Lorentzian. Nếu chữ ký của khối khác với chữ ký trước thì chúng ta có thể có chữ ký khối (-, -, +, +, +) sao cho thế giới brane có một chiều bổ sung giống như thời gian. Các hạt và trường mô hình tiêu chuẩn bị giới hạn trong màng, trong khi trọng lực được tự do lan truyền trong khối.