Физики разработали новый метод «скручивания» пространства-времени
Ученые из МФТИ и МГУ провели важное исследование фундаментальных законов природы, значительно расширив возможности одного из самых перспективных инструментов для исследования М-теории — гипотетической «теории всего». Они обобщили математический метод, известный как три-векторные деформации, на полные, без каких-либо упрощений, уравнения 11-мерной супергравитации в рамках исключительной теории поля. Результатом стали явные «рецепты» того, как можно систематически изменять (или «деформировать») геометрию и поля любого известного 11-мерного пространства-времени, чтобы получить новые, ранее неизвестные решения, подчиняющиеся тем же элегантным алгебраическим условиям, что и в более простых случаях.
Эта работа, опубликованная в The European Physical Journal C, открывает новые перспективы в понимании структуры М-теории и ее связи с квантовой теорией поля через голографический принцип. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда.
Одной из величайших задач современной теоретической физики является построение единой теории, описывающей все фундаментальные силы и частицы природы, включая гравитацию, – так называемой «теории всего». Огромный толчок исследованиям в этой области дала гипотеза о калибровочно-гравитационном соответствии (AdS/CFT или голография). Этот принцип утверждает, что теория гравитации (например, теория струн или М-теория) в определенном искривленном пространстве-времени (типа анти-де Ситтера, AdS) математически эквивалентна («дуальна») квантовой теории поля, живущей на границе этого пространства. Это как если бы сложный трехмерный объект (гравитация) полностью описывался двумерной голограммой на его поверхности.
Один из успешных подходов – это метод деформаций. Идея состоит в том, чтобы взять хорошо изученное, высокосимметричное решение и систематически его «исказить» или «деформировать», чтобы получить новое решение с меньшей симметрией, но все еще поддающееся анализу. Работа Лунина и Малдасены показала, как такие деформации гравитационных решений связаны с добавлением определенных операторов в дуальную квантовую теорию поля.
Прорыв произошел с открытием обобщенного уравнения Янг-Бакстера (genCYBE) и более сложных поли-векторных деформаций (три-векторных, шести-векторных и так далее). Для последовательного описания этих сложных поли-векторных деформаций потребовался новый математический язык – исключительная теория поля (ExFT).
Рисунок 1. Редукция полей 11-мерной супергравитации в мультиплеты семи измерений и их объединение в SL(5) мультиплеты при помощи дуализации. Большие латинские индексы M,N,K,… обозначают фундаментальное представление 5 группы SL(5), маленькие латинские индексы m,n,k,… обозначают координаты на внутреннем пространстве T4 (фундаментальное представление 4 группы GL(4)) / © Эдвард Т. Мусаев, пресс-служба МФТИ
В предыдущих работах был разработан формализм три-векторных деформаций на основе SL(5) ExFT (которая соответствует действию U-дуальности в 4-мерном подпространстве 11-мерного пространства-времени). Однако этот формализм страдал от существенного недостатка: он требовал серьезных упрощений.
Авторы новой статьи поставили перед собой амбициозную цель: расширить формализм три-векторных деформаций так, чтобы он был применим к самым общим конфигурациям метрики, и вывести явные правила преобразования этих полей.
Исследователи начали с общего разложения полей 11-мерной супергравитации на компоненты, соответствующие разделению 11 измерений на семь внешних и четыре внутренних (7+4), не предполагая, что какие-либо компоненты равны нулю. Они тщательно отобразили все эти компоненты, которые преобразуются линейно под действием группы SL(5). Этот шаг потребовал введения дополнительных («дуальных») полей для ковариантности формулировки исключительной теории поля. Далее они записали полные уравнения движения 11-мерной супергравитации в SL(5)-ковариантной форме, используя язык исключительной теории поля и так называемые «обобщенные потоки» – объекты, которые ведут себя как тензоры напряженности в этом формализме. И после этого, наконец, определили три-векторную деформацию как SL(5)-преобразование.
Ученым удалось проанализировать, как ковариантные уравнения движения исключительной теории поля изменяются под действием этой деформации. Они показали, что если параметры деформации удовлетворяют обобщенному уравнению Янг-Бакстера и, дополнительно, условию унимодулярности, а векторы Киллинга удовлетворяют естественным условиям совместимости с полями, то деформированные поля также будут удовлетворять исходным уравнениям движения.
Векторы Киллинга – это математические объекты, описывающие непрерывные симметрии пространства (например, возможность вращения или сдвига без изменения геометрии). Деформации, как бивекторные, так и поливекторные, строятся вдоль набора таких векторов.
Самое важное для практического применения – авторы сформулировали правила преобразования ковариантных полей исключительной теории поля в терминах компонент обычных 11-мерной метрики и 3-формы. Полученные таким образом явные и общие формулы показывают, как именно изменяются метрика и калибровочный потенциал (а также его напряженность) при три-векторной деформации.
Главный результат работы – создание универсального и явного формализма для три-векторных деформаций произвольных решений 11-мерной супергравитации в рамках SL(5) исключительной теории поля. При этом SL(5) – это группа U-дуальности, действующая в 4-мерном подпространстве полного 11-мерного пространства-времени.
Данный результат превращает три-векторные деформации из инструмента, применимого к ограниченному классу решений, в мощный и универсальный метод исследования всего пространства решений 11-мерной супергравитации.
Эдвард Мусаев, доцент кафедры теоретической физики имени Л. Д. Ландау МФТИ, прокомментировал: «Работа напрямую решает проблему ограниченности предыдущих подходов. Новый метод позволяет систематически конструировать новые, сложные конфигурации пространства-времени и полей, что расширяет наше понимание возможного вида 11-мерных миров, описываемых М-теорией, и открывает возможность строить решения уравнений супергравитации, дуальные квантовым теориям поля с меньшей симметрией. При этом применение полученных результатов не ограничивается только областью квантовой гравитации: уравнение Янг-Бакстера связывает эту область с теорией интегрируемых систем и квантовыми группами, и дальнейшее изучение деформаций может выявить новые математические структуры, применимые как в квантовой теории поля, так и, например, для решения задач физики твердого тела».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, что скорость и связность речи у человеческих младенцев и певчих птиц зависят не только от физических тренировок, но и от социального одобрения. Оказалось, и дети, и птенцы начинают произносить звуки быстрее, если взрослые реагируют на их попытки общаться. Исследование доказывает, что эволюция сложных форм коммуникации строится на поиске социальной отдачи.
Вопрос формирования первых континентов на Земле до сих пор вызывает научные дискуссии. Исследование состава древнейших известных минералов, сохранившихся в архейских магматических горных породах Австралии, стало новым подтверждением того, что континенты появились в результате субдукции 3,5 миллиарда лет назад.
Женщины чаще мужчин избегают политических и экономических новостей, однако причины этого поведения связаны не столько со структурным неравенством или семейной нагрузкой, сколько с личными установками и эмоциональным восприятием новостного контента. К такому выводу пришли ученые НИУ ВШЭ, проанализировав данные масштабного опроса более 10 тысяч жителей 61 региона России.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно