Previous Entry Share Next Entry
Новости науки: Физики из МГУ разработали теорию хиггсовского вакуума
sardanashvily
Статья на сайте МГУ / Новости науки: Физики из МГУ разработали теорию хиггсовского вакуума

Физики-теоретики из МГУ имени М.В.Ломоносова разработали теорию хиггсовсого вакуума, объединяющую теорию гравитации Эйнштейна со Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий. Результаты многолетней работы ученых представлены в работе ведущего научного сотрудника кафедры теоретической физики физического факультета МГУ Геннадия Александровича Сарданашвили, ознакомиться с которой можно на сайте препринтов arXiv.org.

Основу всех современных теорий элементарных частиц и объединенных моделей фундаментальных (электромагнитного, слабого и сильного) взаимодействий составляет теория Янга–Миллса калибровочных полей. Калибровочные поля — это поля неизменные относительно определенных преобразований. Согласно этой теории, переносчиками взаимодействий выступают калибровочные потенциалы, простейшим примером которых является электромагнитное поле, описанное в работах Максвелла.

Теория Янга–Миллса похожа на теорию Максвелла, но ее математическое описание гораздо сложнее, так как она содержит нелинейные взаимодействия. Электромагнитные взаимодействия описывают явления, связанные с электронами, их взаимодействия с фотонами, все макроскопические явления, связанные с электромагнитными полями. Калибровочные теории, или теории Янга–Миллса, связаны с фундаментальными взаимодействиями: слабыми и сильными.

«Еще полвека назад встал вопрос о включении гравитации в объединенную калибровочную картину фундаментальных взаимодействий. Однако построение калибровочной теории гравитации по аналогии с теорией Янга–Миллса столкнулось с проблемой, что, во-первых, общековариантные, то есть не зависящие от выбора системы координат, преобразования в теории гравитации, хотя и являются калибровочными, но принципиально отличаются от калибровочных преобразований в теории Янга–Миллса, и во-вторых, эйнштейновское гравитационное поле описывается в псевдоримановом пространстве — четырехмерном пространстве-времени», — рассказывает Геннадий Сарданашвили

Тем не менее почти два десятилетия калибровочная теория гравитации развивалась преимущественно как калибровочная теория группы Пуанкаре, в которой эйнштейновское гравитационное поле представлялось калибровочным полем пространственно-временных трансляций.

Решение проблемы было предложено еще в 1983 году физиками-теоретиками физического факультета МГУ Дмитрием Иваненко и Геннадием Сарданашвили. Дело в том, что в калибровочной теории со спонтанным нарушением симметрий, помимо калибровочных потенциалов, присутствуют еще хиггсовские поля. Примером служит ставшая общепризнанной после недавнего открытия хиггсовских бозонов Стандартная модель физики элементарных частиц, включающая постоянный классический хиггсовский вакуум, взаимодействие с которым обуславливает наличие масс у частиц, иными словами, объясняет нарушение симметрии слабого взаимодействия.

В теории гравитации спонтанное нарушение пространственно-временных симметрий обусловлено эйнштейновским принципом эквивалентности инерции и гравитации, а его физической подоплекой является то, что все лептоны и кварки – дираковские фермионы (частицы с полуцелым спином). Соответствующим, обуславливающим это нарушение симметрий, хиггсовским полем, как следует из разработанного математического формализма теории, и является метрическое гравитационное поле.

Проблема состоит в том, что ни теоретическая, ни математическая модель хиггсовского вакуума в квантовой теории поля до сих пор не предложены. Однако описание спонтанного нарушения симметрий и хиггсовских полей, в том числе и в применении к теории гравитации, удалось получить в рамках разработанной при участии ученых из МГУ общей формулировки классической теории поля в формализме расслоений, редуцированных структур и многообразий струй. Полученная таким образом калибровочная модель гравитации, обобщающая эйнштейновскую ОТО, является теорией, в которой независимыми динамическими переменными выступают как эйнштейновское метрическое гравитационное поле, так и общие линейные связности — калибровочные поля.

Наиболее полно эти результаты изложены в работе Геннадия Сарданашвили. Согласно этой работе, хиггсовский характер гравитации проявляется в том, что представления фермионов в присутствии разных гравитационных полей, например операторы Дирака для электронов, не эквивалентны. Тем самым, в частности, нарушается квантовый принцип суперпозиции, и поэтому метрическое гравитационное поле, по-видимому, является принципиально классическим, не квантуемым. При этом, в отличие от хиггсовского вакуума Стандартной модели, оно динамическое (не константа) и макроскопическое.
«В перспективе разработанная нами калибровочная теория гравитации открывает возможность объединения со Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий, как в секторе калибровочных потенциалов, так и в секторе хиггсовских полей, претендуя на описания таких явлений как “темная энергия” и “темная материя”», – говорит Геннадий Сарданашвили.


?

Log in

No account? Create an account