• Saturday July 20,2019

Matter dan Angkatan Kelima

Anonim

Saya berjanji (saya sendiri) bahawa saya akan menghantar sesuatu setiap kali saya mengemukakan kertas, tetapi telah jatuh di belakang. Sekilas yang menarik ke dalam Bagaimana Sains Sudah Dilakukan!

Jadi di sini adalah arxiv: 0807.4363:

Pelanggaran Prinsip Kelima-Matter-Tertindas
Sean M. Carroll, Sonny Mantry, Michael J. Ramsey-Musolf, Christopher W. Stubbs

Kekuatan kelima jarak jauh ditambah dengan bahan gelap boleh menyebabkan gandingan ke perkara biasa jika masalah gelap berinteraksi dengan medan Model Standard. Kami menganggap kekangan pada senario seperti kedua-dua pemerhatian astrofizikal dan eksperimen makmal. Kami juga mengkaji kes di mana perkara gelap adalah zarah besar yang berinteraksi dengan lemah, dan memperoleh hubungan antara gandingan ke bahan gelap dan gandingan kepada perkara biasa untuk model yang berbeza. Pada masa ini, senario ini paling ketat dikekang oleh dinamik galaksi, tetapi penambahbaikan dalam eksperimen Eotvos dapat menyiasat kawasan parameter ruang yang tidak terkawal.

Idea dari "daya kelima" jarak jauh adalah yang popular, walaupun sukar untuk membuat model menarik yang berfungsi. Dalam makalah ini kita memberi tumpuan kepada satu idea tertentu: bayangkan bahawa terdapat kekuatan jangka panjang baru yang terus digabungkan hanya kepada perkara gelap. (Idea lama: lihat Frieman dan Gradwohl, 1993.) Lagipun, ada perkara yang lebih gelap daripada perkara biasa, dan kita tidak tahu banyak tentang fizik dalam sektor gelap, jadi mengapa tidak? Tetapi kita juga boleh membayangkan bahawa perkara gelap itu sendiri berinteraksi, melalui interaksi lemah Model Standard, dengan perkara biasa - iaitu, perkara gelap adalah Partikel Massal yang Tidak Berinteraksi (WIMP). Kemudian, melalui keajaiban teori medan kuantum, daya kelima akan secara automatik berinteraksi dengan perkara biasa, juga.

Oleh itu, kita menyelaraskan kemungkinan dan menulis kertas pendek; yang lebih lama yang masuk ke dalam lebih banyak maklumat tentang teori medan akan datang. The punchline adalah graf ini:

Anda boleh memikirkan paksi mendatar sebagai "kekuatan yang pasangan kekerasan baru kepada perkara biasa, " dan paksi menegak sebagai "kekuatan yang mana pasangan kuasa baru menjadi gelap". Kemudian anda mempunyai pelbagai kekangan eksperimen, dan sebuah band yang mewakili pelbagai ramalan teori. Wilayah biru yang diketepikan di sebelah kanan, berlabel η OM, berasal dari pencarian langsung untuk daya kelima yang digabungkan dengan perkara biasa, dengan mengukur percepatan kecil komposisi yang bergantung pada komposisi badan di laboratorium. Kawasan merah yang dikeluarkan di atas, dilabelkan β dan hanya melibatkan perkara gelap, berasal dari astrofizik semata-mata, iaitu hakikat bahawa perkara gelap dan perkara biasa kelihatan bergerak dalam konsert di aliran pasang Sagittarius. Kawasan hijau diagonal di kanan atas yang tidak benar-benar secara bebas tidak termasuk apa-apa, yang dilabel η DM, datang dari mencari pecutan anomali ke arah pusat galaksi, di mana sumber kebanyakannya menjadi masalah gelap. Sekiranya sensitiviti eksperimen meningkat dengan cukup, kekangan itu akan menjadi berguna secara bebas. Band diagonal kuning adalah ramalan model kami, di mana daya kelima hanya berinteraksi dengan perkara biasa melalui gandingannya kepada WIMP. Panjangnya datang dari kenyataan bahawa gandingan langsung kuasa baru ke WIMP adalah parameter yang benar-benar bebas, dan ketebalannya berasal dari fakta bahawa WIMP dapat pasangan untuk perkara biasa dengan cara yang berbeza, bergantung pada perkara-perkara seperti menelan belanja, jepit, dll.

Ia adalah satu kertas yang menyeronokkan untuk menulis - kolaborasi yang benar, kerana tidak ada penulis yang pernah menulis kertas seperti ini dengan sendirinya. Sebahagian daripada matlamat kami adalah untuk menggunakan teknik fizik zarah pada masalah yang mendapat perhatian yang lebih dari astrofizik dan jenis GR.

[ Kemaskini : bahagian jawatan ini diedit dari asal, sebagaimana akan menjadi jelas.] Kehebatan teknikal yang lucu: cara anda benar-benar mendapatkan gandingan antara daya kelima dan zarah Model Standard boleh bergantung kepada butiran, seperti yang ditunjukkan dalam kertas. Sebagai contoh, jika terdapat "sfermions" (rakan kongsi skalar dengan nombor kuantum yang sama dengan fermions SM) dalam teori, anda boleh mendorong gandingan pada satu gelung. Tetapi jika anda melekat hanya kepada WIMP itu sendiri, gandingannya pertama kali muncul pada dua gelung:

Anda pasti memerlukan sekurang-kurangnya satu gelung WIMP (itu 's χ), dengan hipotesis. Anda mungkin berfikir bahawa anda hanya boleh mempunyai SU (2) L atau U (1) boson tolok hypercharge yang menyambungkan gelung tersebut kepada Model Model fermion ψ, tetapi yang hilang dengan mengukur invariance; anda memerlukan boson dua tolok, dan dengan itu dua gelung. Tetapi interaksi yang anda cari untuk pasangan-pasangan kiri dan kanan, jadi anda perlu memasukkan gandingan Higgs. Dengan tenaga yang rendah Higgs mendapat nilai jangkaan vakum, dan bertindak seperti istilah massa, mengubah fermion kidal menjadi fermion tangan kanan, yang mana yang anda mahukan.

Dalam versi asal pos ini (dan dalam versi asal kertas kita), saya mendakwa bahawa anda memerlukan gambarajah tiga lingkaran dalam hal perkara gelap mempunyai sifar hibrid (jadi anda perlu menggunakan SU (2) L tolok boson, yang pasangan hanya kepada fermions kidal). Ia hanya rajah yang ditunjukkan di atas, dengan boson tolok tambahan yang menyambung kaki terakhir ke segmen antara boson tolok sedia ada. Nasib baik, Tim Tait dan Jacques Distler meyakinkan kami sebaliknya, dalam ulasan blog ini. (Untungnya untuk integriti kaedah saintifik, bagaimanapun, untuk diri kita sendiri, kita lebih suka telah menduga diri kita.) Anda boleh membaca versi penjelasan saya di sini. Kerja internet!


Artikel Yang Menarik

Ayam Boleh Pergi  'Putaran Dunia

Ayam Boleh Pergi 'Putaran Dunia

Kim Nguyen / Shutterstock Nuggets ayam tidak lama lagi boleh mencatatkan lebih banyak batu daripada yang anda ketahui: Pada bulan September, Jabatan Pertanian Amerika Syarikat berkata, buat kali pertama, membenarkan unggas dibangkitkan dan disembelih di Amerika Syarikat untuk dihantar ke China, diproses, dan dihantar kembali untuk dijual kepada pengguna AS

Logam Telus Baru Boleh Buat Pintar Lebih Murah

Logam Telus Baru Boleh Buat Pintar Lebih Murah

Oleh kerana telefon pintar menjadi lebih kecil, lebih murah dan lebih cepat, satu komponen penting tetap mahal: skrin. Hampir 90 peratus skrin sentuh telefon pintar menggunakan sebatian jarang dan mahal yang dipanggil indium tin oxide, yang mengekalkan harga skrin tersebut tinggi. Kini, para penyelidik di Pennsylvania State University telah membangunkan bahan baru, yang dikenali sebagai strontium vanadate, yang berkongsi sifat telus dan konduktif indium timah oksida pada sebahagian kecil daripada kos

Mengapa Pengukur Masa Baik Lebih Baik pada Matematik

Mengapa Pengukur Masa Baik Lebih Baik pada Matematik

Oleh kerana kebanyakan dari kita tidak pernah dipanggil di kelas untuk menjawab soalan anggaran masa yang sukar, atau bertanya pada panjang nada dalam milisaat, kita tidak dapat memahami kemahiran kita dalam bidang ini. Ia jenis yang menarik. Anda boleh menjadi seorang yang ajaib dan tidak tahu! Tetapi satu realiti sejuk datang dari penyelidikan baru mengatakan kemahiran dalam pengiraan masa terikat kepada kecerdasan matematik

Cadangan Kanal Nicaragua Cuts Deep Divide

Cadangan Kanal Nicaragua Cuts Deep Divide

Terusan itu akan melengkung tepi selatan Ometepe, sebuah pulau yang dibentuk oleh dua gunung berapi di Lake Nicaragua. Guiziou Franck / Hemis / Corbis A century ago, Panama mengalahkan Nicaragua untuk merampas salah satu projek kejuruteraan terbesar di zaman ini: sebuah kanal yang disokong AS yang akan menghubungkan lautan Atlantik dan Pasifik, mewujudkan laluan perdagangan yang lebih pendek antara Timur dan Barat

Pembawa api, bersembunyi di cincin

Pembawa api, bersembunyi di cincin

Selepas gambar yang menyedihkan semalam, bagaimana pula dengan satu senyuman yang akan membuatkan anda tersenyum? Kapasiti Cassini yang pernah mengagumkan menghantar semula pukulan cantik yang cantik ini bulan rusuk Saturnus Rhea yang bermain peekaboo di cincin: Cantik, bukan? Anda dapat melihat bahawa Rhea berada di sisi lain cincin dari Cassini ketika gambar ini diambil, dan kapal angkasa hampir, tetapi tidak cukup, di pesawat cincin juga