과학 혁명의 구조 과학의 철학자 토마스 쿤 (Thomas Kuhn)은 과학자들이 오랜 시간 동안 작은 조치를 취하는 것을 보았다는 것을 관찰했습니다. 그들은 고정 된 세계관이나 이론적 프레임 워크 내에서 모든 데이터를 집합 적으로 해석하면서 퍼즐을 포장하고 해결합니다. 그러나 조만간, 사실은 지배적 인 패러다임과 충돌하는 사실을 나타냅니다. 위기가 이어집니다. 과학자들은 자신의 손을 휘두르고 가정을 재검토하며 결국 자연에 대한 근본적으로 다르고 진실한 이해 인 새로운 패러다임으로 혁명적 인 전환을 만듭니다. 그런 다음 점진적인 진행 상황이 재개됩니다.
몇 년 동안 자연의 기본 빌딩 블록을 연구하는 입자 물리학 자들은 교과서 Kuhnian 위기에있었습니다.
주요 업그레이드에도 불구하고 제네바의 대형 Hadron Collider는 여전히 이론가들이 수십 년 동안 기대했던 새로운 기본 입자들을 계속 만들지 않았을 때 위기는 부인할 수 없었습니다. 추가 입자의 떼는 이미 알려진 유명한 iggss 보손에 대한 주요 퍼즐을 해결했을 것입니다. 퍼즐이 불리는 계층 구조 문제는 왜 Higgs Boson이 너무 가벼운 지 묻습니다. iggss 질량은 그 가치를 결정하는 기본 방정식의 막대한 숫자가 기적적으로 상쇄되는 것처럼 자연스럽게 자연스럽게 전화를 걸어 보인다.
.여분의 입자는 작은 iggs 질량을 설명했을 것입니다. 물리학 자들이“자연”이라고 부르는 것을 방정식으로 회복 시켰을 것입니다. 그러나 LHC가 그들을 위해 헛되이 검색하는 세 번째이자 가장 큰 콜라이더가 된 후, 자연의 자연에 대한 논리가 잘못 될 수있는 것 같았습니다. LHC를 수용 한 실험실 인 CERN의 이론 부서 책임자 인 Gian Giudice는 2017 년에 썼다.
처음에는 공동체가 절망했습니다. 당시 산타 바바라 (Santa Barbara) 대학교 (University of California)의 카블리 이론 물리학 연구소 (Kavli Institute for Theoretical Physics)의 입자 이론가 인 이사벨 가르시아 가르시아 (Isabel Garcia Garcia)는“비관론을 느낄 수있다”고 말했다. 100 억 달러 규모의 양성자 Smasher가 40 세의 질문에 대답하지 못했을뿐만 아니라 오랫동안 입자 물리학을 안내 한 신념과 전략은 더 이상 신뢰할 수 없었습니다. 사람들은 우주가 단순히 부자연스럽지 않은지, 미세 조정 된 수학적 취소의 산물보다 더 큰 소리로 궁금해했습니다. 아마도 무작위로 전화를 거는 iggss 질량과 다른 매개 변수가있는 다수의 우주가있을 것입니다. 우리는 우리의 우주의 독특한 속성이 원자, 별 및 행성의 형성을 촉진하기 때문에 여기서만 여기에서 발견합니다. 이“의인성 주장”은 아마도 옳았지만 필수 불가능합니다.
UCSB의 이론 물리학자인 나다니엘 크레이그 (Nathaniel Craig)는“퍼즐이 계층 구조 문제만큼 힘들지 않은 곳으로 다른 연구 분야로 마이그레이션했다.
남아있는 사람들 중 일부는 수십 년 전의 가정을 면밀히 조사 할 예정입니다. 그들은 자연스럽게 미세 조정되는 것처럼 보이는 자연의 눈에 띄는 특징에 대해 새로 생각하기 시작했습니다. Higgs Boson의 작은 덩어리와 자연스럽게 낮은 공간 자체와 관련된 겉보기에 관련된 겉보기에 관련된 사례. Garcia Garcia는“정말 근본적인 문제는 자연의 문제입니다.
그들의 내성은 열매를 맺고 있습니다. 연구자들은 자연에 대한 기존의 추론에서 약점으로 보는 것에 대해 점점 더 제로를두고 있습니다. 그것은 고대 그리스 이후 과학적 전망에 구워진 겉보기에 양성적 인 가정에 달려 있습니다. 큰 물건은 작고 더 근본적인 것들로 구성됩니다. 뉴저지 주 프린스턴의 고급 연구 연구소의 이론가 인 Nima Arkani-Hamed는“감소 주의적 패러다임은 자연 문제에 어려움을 겪고있다.
이제 점점 더 많은 입자 물리학 자들은 자연성 문제를 생각하고 대형 Hadron 콜라더의 널 결과는 환원주의의 고장과 관련이있을 수 있습니다. "이것이 게임의 규칙을 바꿀 수 있을까요?" 아카니 헤이즈가 말했다. 최근의 논문에서 연구원들은 바람에 축소주의를 던졌습니다. 그들은 크고 작은 거리 척도가 공모 할 수있는 새로운 방법을 모색하여 감소 주의적 관점에서 자연스럽게 미세하게 보이는 매개 변수의 값을 생성합니다.
“어떤 사람들은 그것을 위기라고 부릅니다. 그것은 그것과 관련된 비관적 인 분위기를 가지고 있으며 나는 그것에 대해 그렇게 느끼지 않습니다.”라고 Garcia Garcia는 말했습니다. "이제 우리가 심오한 일을하는 것처럼 느껴지는 시간입니다."
자연이 뭐야
대형 Hadron Collider는 한 가지 중요한 발견을했습니다. 2012 년에 마침내 17 개의 알려진 기본 입자를 설명하는 입자 물리학의 표준 모델로 알려진 50 세의 방정식 세트의 키 스톤 인 Higgs Boson에 부딪쳤다.
.Higgs의 발견은 표준 모델 방정식으로 작성된 리벳 팅 스토리를 확인했습니다. 빅뱅 이후 순간, 히그 스 필드 (Higgs Field)라는 공간에 스며드는 단체는 갑자기 에너지가 주입되었습니다. 이 iggs는 필드의 에너지 때문에 질량을 가진 입자 인 Higgs Bosons와 함께 딱딱합니다. 전자, 쿼크 및 기타 입자가 우주를 통과함에 따라 Higgs Bosons와 상호 작용하며 이런 식으로 질량을 얻습니다.
1975 년에 표준 모델이 완료된 후 건축가는 거의 즉시 문제를 발견했습니다.
Higgs가 다른 입자 질량을 줄 때, 그들은 바로 그것을 돌려줍니다. 입자 질량이 함께 흔들립니다. 물리학 자들은 서로 상호 작용하는 각 입자의 용어를 포함하는 Higgs Boson의 질량에 대한 방정식을 쓸 수 있습니다. 모든 대규모 표준 모델 입자는 방정식에 용어를 제공하지만 이는 유일한 기여는 아닙니다. Higgs는 또한 중력, 블랙홀 및 빅뱅의 양자 특성과 관련된 에너지 수준 인 플랑크 규모의 현상을 포함하여 더 무거운 입자와 수학적으로 어울려야합니다. Planck-Scale 현상은 실제 Higgs Mass보다 약 1,400 억 배 더 큰 Higgs Mass에 용어를 기여해야합니다. 순진하게, 당신은 Higgs Boson이 그들만큼 무겁기 때문에 다른 기본 입자들도 강화 될 것으로 기대합니다. 입자는 원자를 형성하기에는 너무 무겁고 우주는 비어있을 것입니다.
Higgs가 거대한 에너지에 의존하지만 너무 가벼워지기 위해서는 질량에 대한 플랑키의 기여 중 일부는 부정적이고 다른 사람들은 긍정적이며 모두 올바른 금액으로 전화를 걸어 정확하게 취소된다고 가정해야합니다. 이 취소에 대한 이유가 없다면, 기류 및 테이블 진동만큼이나 연필의 균형을 유지하기 위해 서로 반대하는 것만 큼 어리석은 것처럼 보입니다. 이런 종류의 미세 조정 취소 물리학 자들은“부자연스럽지 않은”것으로 간주합니다.
몇 년 안에 물리학 자들은 깔끔한 솔루션을 발견했습니다 :자연의 기본 입자의 가설을 세웠습니다. SuperSymmetry는 모든 Boson (두 가지 유형의 입자 중 하나)에는 파트너 Fermion (다른 유형)이 있으며 그 반대도 마찬가지라고 말합니다. 가슴과 페르 미온은 각각 Higgs 질량에 긍정적이고 부정적인 용어를 제공합니다. 따라서이 용어가 항상 쌍을 이루면 항상 취소됩니다.
초대칭 파트너 입자에 대한 검색은 1990 년대의 대형 전자-포시 트론 콜 라이더에서 시작되었습니다. 연구원들은 입자가 표준 모델 파트너보다 약간 무겁다고 가정하여 구체화하기 위해 더 많은 원시 에너지가 필요했기 때문에 입자를 거의 경도로 가속화하고 함께 부수고 잔해물 사이에 무거운 유령을 찾았습니다.
.한편, 또 다른 자연 문제가 나타났습니다.
공간의 직물은 물질이없는 경우에도 마치 에너지로 지글 지어야하는 것처럼 보입니다. 입자 물리학자가 공간의 에너지에 대한 모든 추정 기여를 더하면 Higgs 질량과 마찬가지로 플랑크 스케일 현상에서 나오는 에너지 주입이 그것을 폭파시켜야한다는 것을 알게됩니다. 앨버트 아인슈타인은 우주론 상수라고 불리는 공간의 에너지가 중력으로 반발하는 효과를 가지고 있음을 보여 주었다. 공간이 더 빠르고 빠르게 확장됩니다. 공간에 플랑키의 에너지 밀도가 주입된다면 우주는 빅뱅 이후 순간을 찢어 버렸을 것입니다. 그러나 이것은 일어나지 않았습니다.
대신, 우주론 학자들은 우주의 확장이 천천히 가속화되어 우주 론적 상수가 작다는 것을 관찰합니다. 1998 년의 측정은 그 가치를 Planck Energy보다 백만 백만 배 낮은 수백만 백만 배로 늘 렸습니다. 다시 말하지만, 그것은 우주 론적 상수에 대한 방정식의 막대한 에너지 주사와 추출이 완벽하게 상쇄되어 공간이 끔찍하게 남아 있습니다.
이 큰 자연 문제는 모두 1970 년대 후반에 분명했지만 수십 년 동안 물리학 자들은 그것들을 관련이없는 것으로 취급했습니다. Arkani-Hamed는“이것은 사람들이 이에 대해 정신 분열증이었던 단계에있었습니다. 우주의 일정한 문제는 공간의 에너지가 중력 효과를 통해서만 감지되기 때문에 중력의 신비한 양자 측면과 잠재적으로 관련이있는 것처럼 보였다. Arkani-Hamed는 계층 구조 문제는“더러운 조명 사막 문제”처럼 보였습니다. 과거의 두 ~ 세 가지 문제와 마찬가지로 궁극적으로 몇 가지 누락 된 퍼즐 조각을 드러 낼 수있는 문제입니다. Giudice가 부 자연스러운 가벼움이라고 불렀던“Higgs의 질병”은 LHC의 초대칭 입자가 치료할 수 없었습니다.
뒤늦은 자연 문제는 더 깊은 문제의 증상과 비슷해 보입니다.
가르시아 가르시아 (Garcia Garcia)는 올 겨울 산타 바바라 (Santa Barbara)의 줌 전화로“이러한 문제가 어떻게 발생하는지 생각하는 것이 유용하다. "계층 문제와 우주론 상수 문제는 질문에 답하기 위해 사용하는 도구, 즉 우주의 특정 특징을 이해하려고 노력하는 방식으로 인해 부분적으로 발생하는 문제입니다."
감소는 정확하게 만들어졌다
물리학 자들은 iggss 대량에 대한 기여와 우주 론적 일정하게 정직하게 기여하는 재미있는 방법으로옵니다. 계산 방법은 자연 세계의 이상한 둥지 구조를 반영합니다.
무언가를 확대하면 실제로 작은 것들이 많다는 것을 알게 될 것입니다. 갤럭시처럼 멀리서 보이는 것은 실제로 별 모음입니다. 각 별은 많은 원자입니다. 원자는 하위 원자 부분의 계층 적 층으로 추가로 용해된다. 또한, 더 짧은 거리 척도로 확대 할 때, 고 에너지 입자 충돌기가 우주에서 현미경처럼 작용하는 이유를 설명하는 높은 에너지와 단거리 사이의 심오한 연결 인 더 무겁고 에너지가 많은 기본 입자와 현상이 보입니다. 고 에너지와 단거리 사이의 연결은 물리학 전반에 걸쳐 많은 아바타가 있습니다. 예를 들어, 양자 역학은 모든 입자도 파도라고 말합니다. 입자가 거대할수록 관련 파장이 짧아집니다. 그것에 대해 생각하는 또 다른 방법은 에너지가 더 밀도가 높아져 작은 물체를 형성해야한다는 것입니다. 물리학 자들은 저에너지, 장거리 물리학을“IR”이라고하며, 고 에너지의 단거리 물리학을“UV”라고 말하며, 적외선 및 자외선 파장의 비유를 그립니다.
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1960 년대와 70 년대에 입자 물리학 Titans Titans Kenneth Wilson과 Steven Weinberg는 자연의 계층 적 구조에 대해 손가락을 대고 있습니다. 이는 미세한 미세한 UV 규모에서 발생하는“실제로”가 무엇인지 알지 못하고 큰 관심 규모로 진행할 수 있습니다. 예를 들어, 유체 역학적 방정식으로 모델 물을 모델로하여 매끄러운 유체로 취급하여 H 2 의 복잡한 역학을 광택시킬 수 있습니다. o 분자. 유체 역학적 방정식에는 물의 점도를 나타내는 용어 (IR 척도에서 측정 할 수있는 단일 숫자)가 UV에서 발생하는 모든 분자 상호 작용을 요약합니다. 물리학 자들은 IR과 UV 규모의“디쿠 플레”라고 말합니다. 이것은 플랑크 스케일에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알지 못하고 세계의 측면을 효과적으로 설명 할 수 있습니다.
스위스 연방 기술 연구소 Lausanne의 이론적 물리학 자 Riccardo Rattazzi는“우리는 짧은 거리에서 어떤 일이 일어나는지에 대해 무지 할 수 있기 때문에 물리학을 할 수 있습니다.
Wilson과 Weinberg는 입자 물리학 자들이 우리의 둥지 세계의 다른 수준 인 효과적인 필드 이론을 모델링하기 위해 사용하는 프레임 워크 조각을 별도로 개발했습니다. EFT의 맥락에서 자연 문제가 발생합니다.
EFT는 특정 범위의 스케일에 걸쳐 시스템 (양성자 및 중성자 묶음)을 모델링합니다. 잠시 동안 양성자와 중성자를 확대하면 양자와 중성자처럼 보일 것입니다. "키랄 효과적인 필드 이론"으로 그 범위에 대한 그들의 역학을 설명 할 수 있습니다. 그러나 EFT는 EFT가 시스템에 대한 효과적인 설명이 중단되는 짧은 거리의 고 에너지 스케일 인 "UV 컷오프"에 도달합니다. 예를 들어, 1 GEV의 컷오프에서, 키론과 중성자는 단일 입자처럼 행동하는 것을 멈추고 대신 쿼크의 트리오처럼 작용하기 때문에 키랄 효과적인 필드 이론은 작동을 멈추지 않습니다. 다른 이론이 시작됩니다.
중요하게도, EFT는 이유 때문에 UV 컷오프에서 분해됩니다. 컷오프는 해당 이론에 포함되지 않은 새로운 고 에너지 입자 또는 현상을 찾아야하는 곳입니다.
운영 범위에서 EFT는 이러한 알려지지 않은 효과를 나타내는 "수정"을 추가하여 컷오프 아래의 UV 물리를 설명합니다. 유체 방정식에 단기 분자 충돌의 순 효과를 포착하는 점도 용어가있는 것과 같습니다. 물리학 자들은 이러한 수정을 작성하기 위해 컷오프에서 실제 물리학이 무엇인지 알 필요가 없습니다. 그들은 단지 컷오프 척도를 효과의 크기의 야구장 추정치로 사용합니다.
일반적으로 IR 척도로 무언가를 계산할 때 UV 수정은 작고 컷오프와 관련된 (비교적 작은) 길이 척도에 비례합니다. 그러나 EFT를 사용하여 HIGGS 질량이나 우주 론적 상수 (질량 또는 에너지 단위가있는 우주 론적 상수와 같은 매개 변수를 계산할 때 상황이 변경됩니다. 그런 다음 매개 변수에 대한 UV 수정은 큽니다. (올바른 단위를 갖기 위해) 수정은 컷오프와 관련된 길이가 아닌 에너지에 비례하기 때문입니다. 그리고 길이는 작지만 에너지는 높습니다. 이러한 매개 변수는 "UV에 민감한"것으로 알려져 있습니다.
자연성의 개념은 1970 년대에 효과적인 필드 이론 자체와 함께 EFT가 어디에서 차단 해야하는지, 따라서 새로운 물리학이 어디에 있어야하는지를 식별하기위한 전략으로 나타났습니다. 논리는 다음과 같습니다. 질량 또는 에너지 매개 변수의 컷오프가 높으면 값이 자연스럽게 커야하며 모든 UV 수정으로 더 높아집니다. 따라서 매개 변수가 작 으면 컷오프 에너지가 낮아야합니다.
일부 주석가들은 단순한 미적 선호도로 자연을 기각했습니다. 그러나 다른 사람들은 전략이 자연에 대한 정확하고 숨겨진 진실을 밝힐 때를 지적합니다. “논리는 작동합니다. 자연 문제는“항상 그림이 바뀌는 곳과 새로운 것들이 나타나야하는 곳의 첨부였습니다.”
.자연이 할 수있는 일
1974 년“자연성”이라는 용어가 몇 년 전인 Mary K. Gaillard와 Ben Lee는 Charm Quark라는 당시 가설 입자의 질량을 예측하기 위해 전략을 훌륭하게 사용했습니다. 크레이그는“그녀의 예측의 성공과 계층 구조 문제와의 관련성은 우리 분야에서 크게 저평가된다”고 말했다.
74 년 여름, Gaillard와 Lee는 두 개의 Kaon 입자의 질량 인 쿼크의 복합재의 차이에 대해 수수께끼를 썼습니다. 측정 된 차이는 작았습니다. 그러나 EFT 방정식 으로이 질량 차이를 계산하려고 할 때 그 값이 폭발 할 위험이 있음을 알았습니다. Kaon 질량 차이는 질량 단위를 가지기 때문에 UV에 민감하며 컷오프시 알 수없는 물리학에서 고 에너지 교정을받습니다. 이론의 컷오프는 알려지지 않았지만 당시 물리학 자들은 그것이 매우 높을 수 없다고 추론했다. Gaillard와 Lee는 새로운 물리학이 드러날 EFT의 낮은 컷오프 규모를 추론했습니다. 그들은 최근에 제안 된 Quark라는 쿼크가 1.5 Gev 이하의 질량으로 찾아야한다고 주장했다.
Charm Quark는 3 개월 후 무게가 1.2 GeV에 나타났습니다. 이 발견은 11 월 혁명으로 알려진 이해의 르네상스를 안내하여 표준 모델의 완료로 이어졌다. 최근 82 세인 Gaillard는 최근 화상 통화에서 뉴스가 끊어 졌을 때 그녀가 유럽에 CERN을 방문하고 있다고 회상했다. 리는 그녀에게 전보를 보냈다 :매력이 발견되었다.
이러한 승리로 인해 많은 물리학 자들은 새로운 입자가 표준 모델보다 훨씬 무겁지 않은 계층 구조 문제도 확실하게 느끼게했습니다. 표준 모델의 컷오프가 플랑크 척도 근처에 있었다면 (연구자들이 Quantum Gravity를 설명하지 않기 때문에 표준 모델이 실패하는지 확인하는 경우), Higgs 질량에 대한 UV 보정은 가볍게 가벼움을 불러 일으킬 것입니다. Higgs Boson 자체의 질량보다 멀지 않은 컷오프는 히그 스가 컷오프에서 나오는 교정만큼 무겁게 만들 것이며 모든 것이 자연스럽게 보일 것입니다. Garcia Garcia는“이 옵션은 지난 40 년 동안 계층 구조 문제를 해결하기 위해 수행 된 작업의 시작점이었습니다. "사람들은 우리가 본질적으로 실현되지 않은 초대칭, 복합성 [Higgs의 복합성]과 같은 훌륭한 아이디어를 생각해 냈습니다."
.가르시아 가르시아 (Garcia Garcia)는 2016 년 옥스포드 대학교 (University of Oxford)의 입자 물리 박사 학위를 받았다. "그때는 이러한 문제를 논의 할 때 일반적으로 통합하지 않는이 누락 된 구성 요소에 더 관심을 가지게되었을 때, 이는 중력입니다. 효과적인 필드 이론에서 알 수있는 것보다 양자 중력에 더 많은 것이 있다는 것을 깨달았습니다."
.중력은 모든 것을 섞어
입니다이론가들은 1980 년대에 중력이 일반적인 환원주의 규칙에 의해 재생되지 않는다는 것을 알게되었습니다. 두 개의 입자를 충분히 강하게 강타하면 충돌 지점에 에너지가 너무 집중되어 블랙홀을 형성 할 것입니다. 입자를 더 강하게 강타하면 더 큰 블랙홀을 형성합니다. 더 많은 에너지가 더 이상 더 짧은 거리를 볼 수 없습니다. 강하게 강하할수록, 그 결과 보이지 않는 지역이 커집니다. 인테리어를 설명하는 블랙홀과 양자 중력 이론은 고 에너지와 단거리 사이의 일반적인 관계를 완전히 되돌립니다. 뉴욕 대학교의 물리학자인 Sergei Dubovsky는“중력은 반 감소 주의자입니다.
Quantum Gravity는 자연의 건축물을 가지고 장난감으로 보이며, EFT 휘두르는 물리학 자들이 익숙해 졌던 중첩 된 비늘의 깔끔한 시스템을 조롱하는 것 같습니다. 가르시아 가르시아 (Garcia Garcia)와 마찬가지로 크레이그 (Craig)는 LHC의 검색이 비워진 직후 중력의 의미에 대해 생각하기 시작했다. Craig는 계층 구조 문제에 대한 새로운 솔루션을 브레인 스토밍하려고 노력하면서 Craig는 CERN 이론가 인 Giudice의 자연에 관한 2008 년 에세이를 다시 읽었습니다. 그는 우주 론적 상수 문제에 대한 해결책이“적외선과 자외선 효과 사이의 복잡한 상호 작용”을 포함 할 수 있다고 썼을 때의 giudice가 무엇을 의미하는지 궁금해하기 시작했다. IR과 UV가 복잡한 상호 작용을하는 경우 효과적인 필드 이론이 작동 할 수있는 일반적인 분리를 무시할 수 있습니다. 크레이그는“UV-IR 혼합’과 같은 것들을 단지 검색하여 1999 년부터 흥미로운 논문으로 이끌었습니다.
UV-IR 혼합은 잠재적으로 EFT의 감소주의 체계를 깨뜨려 자연성 문제를 해결합니다. EFT에서 자연성 문제는 Higgs Mass 및 우주 상수와 같은 수량이 UV에 민감하지만 IR에 미치는 영향을 무효화하는 모든 UV 물리 사이에 음모가있는 것처럼 폭발하지 않을 때 자연성 문제가 발생합니다. Craig는“효과적인 필드 이론의 논리에서 우리는 그 가능성을 버립니다. 환원주의에 따르면 IR 물리학은 UV 물리학에서 나온다. UV는 IR에 의해 영향을 받거나 설명되지 않습니다.“따라서 [UV 효과]는 매우 다른 규모로 iggs를 위해 일을 할 수있는 음모를 가질 수 없습니다.”
.Craig가 지금 묻는 질문은 다음과 같습니다.“효과적인 필드 이론의 논리가 무너질 수 있습니까?” 아마도 설명은 실제로 UV와 IR 사이의 두 가지 방식으로 흐를 수 있습니다. "우리는 중력이 그렇게한다는 것을 알고 있기 때문에 하늘에서 완전히 파이가 아닙니다."라고 그는 말했습니다. “중력은 정상적인 EFT 추론을 위반합니다. 물리학은 모든 길이의 척도, 즉 짧은 거리, 장거리로 혼합되어 있기 때문입니다. 그렇게하기 때문에, 그것은 당신에게 이런 길을 제공합니다.”
UV-IR 혼합이 자연을 절약 할 수있는 방법
UV-IR 혼합에 대한 몇 가지 새로운 연구와 자연성 문제를 해결할 수있는 방법은 1999 년에 등장한 두 논문을 다시 언급합니다.“이러한 문제에 대한 이국적이고 비 EET와 같은 솔루션에 대한 관심의 성장이 성장하고 있습니다.”라고 1999 년 종이 중 하나가 떠난 곳에서 일을 시작한 Urbana-Champaign의 일리노이 대학의 교수 인 Patrick Draper는 말했습니다.
Draper와 그의 동료들은 '99 논문, Andrew Cohen, David B. Kaplan 및 Ann Nelson의 저자로 지명 된 CKN Bound를 연구합니다. 저자는 입자를 상자에 넣고 가열하면 상자가 블랙홀로 무너지기 전에 입자의 에너지 만 증가 할 수 있는지에 대해 생각했습니다. 그들은 붕괴하기 전에 상자에 맞출 수있는 고 에너지 입자 상태의 수가 상자의 볼륨이 아닌 3/4의 전력으로 상승한 상자의 표면적에 비례한다고 계산했습니다. 그들은 이것이 이상한 UV-IR 관계를 나타냈다는 것을 깨달았습니다. IR 스케일을 설정하는 상자의 크기는 상자 내에서 고 에너지 입자 상태의 수를 심각하게 제한합니다. UV 스케일.
그런 다음 동일한 한계가 우리의 우주에 적용되면 우주 론적 상수 문제를 해결한다는 것을 깨달았습니다. 이 시나리오에서 관찰 가능한 우주는 매우 큰 상자와 같습니다. 그리고 그것을 포함 할 수있는 고 에너지 입자 상태의 수는 우주의 (훨씬 더 큰) 볼륨이 아닌 3/4의 전력에 관찰 가능한 우주의 표면적에 비례합니다.
그것은 우주 상수의 일반적인 EFT 계산이 너무 순진하다는 것을 의미합니다. 이 계산은 공간의 직물을 확대 할 때 고 에너지 현상이 나타나야한다는 이야기를 들려줍니다. 이는 공간의 에너지를 폭파시켜야합니다. 그러나 CKN 경계는 EFT 계산이 가정하는 것보다 훨씬 덜 고 에너지 활동이있을 수 있음을 암시합니다. Cohen, Kaplan 및 Nelson은 우주의 크기의 상자에 대해 그들의 경계가 관찰 된 우주 상수의 작은 값을 다소 정확하게 예측한다는 간단한 계산을했습니다.
그들의 계산은 크고 작은 규모가 우주 상수와 같은 우주의 IR 속성을 볼 때 명백한 방식으로 서로 관련 될 수 있음을 의미합니다.
.Draper와 Nikita Blinov는 작년에 또 다른 조잡한 계산에서 CKN 바운드가 관찰 된 우주론 상수를 예측한다는 것을 확인했다. 그들은 또한 소규모 실험에서 EFT의 많은 성공을 망치지 않고 그렇게한다는 것을 보여 주었다.
CKN 경계는 UV와 IR이 상관 관계가있는 이유를 알려주지 않습니다. 즉, 상자 크기 (IR)의 크기는 상자 내의 고 에너지 상태 (UV)의 수를 심각하게 제한합니다. 이를 위해서는 양자 중력을 알아야 할 것입니다.
다른 연구자들은 양자 중력의 특정 이론 :문자열 이론에서 답을 찾았습니다. 지난 여름, 현론 이론가 Steven Abel과 Keith Dienes는 문자열 이론에서 UV-IR 혼합이 계층 구조와 우주론 상수 문제를 모두 다룰 수있는 방법을 보여주었습니다.
중력의 기본 이론과 그 밖의 모든 것의 후보자 인 String Theory는 모든 입자가 거의 진동하는 현악기를 닫습니다. 광자 및 전자와 같은 표준 모델 입자는 기본 문자열의 저에너지 진동 모드입니다. 그러나 문자열은 더욱 활력으로 흔들릴 수 있으며, 더 높은 에너지를 가진 무한한 스트링 상태를 발생시킵니다. 이 맥락에서 계층 구조 문제는이 문자열 상태로부터의 수정이 왜 iggs를 부풀리지 않는지 묻습니다.
Dienes와 Abel은 모듈 식 불일치라는 문자열 이론의 다른 대칭으로 인해 IR에서 UV 로의 무한 스펙트럼의 모든 에너지에서 문자열 상태로부터의 수정은 iggs 질량과 우주 상수를 작게 유지하는 올바른 방법으로 상관 관계가있을 것이라고 계산했다. 연구원들은 저 에너지와 고 에너지 문자열 상태 사이의 이러한 음모는 왜 Higgs 질량과 플랑크 에너지가 왜 그렇게 널리 분리되어 있는지 설명하지 않으며, 그러한 분리가 안정적이라고 언급했다. 그럼에도 불구하고 Craig의 견해로는“정말 좋은 생각입니다.”
새로운 모델은 UV-IR 혼합 아이디어의 점점 커지는 가방을 나타냅니다. Craig의 공격 각도는 고급 연구 연구소의 저명한 이론가 Nathan Seiberg와 두 명의 공동 저자에 의해 다른 1999 년 논문으로 거슬러 올라갑니다. 그들은 배경 자기장 충전 공간이있는 상황을 연구했습니다. 여기서 UV-IR 혼합이 어떻게 발생하는지에 대한 요지를 얻으려면 스프링에 의해 부착 된 반대로 하전 된 입자 쌍을 상상하고 자기장에 수직으로 공간을 통해 날아가십시오. 현장의 에너지를 높이면서 충전 된 입자가 무너져 봄을 늘립니다. 이 장난감 시나리오에서 더 높은 에너지는 더 먼 거리에 해당합니다.
Seiberg와 Company는이 상황의 UV 보정에 환원주의 화살표가 어떻게 회전 될 수 있는지를 보여주는 독특한 특징이 있음을 발견했습니다. 실제 우주에는 배경 방향성을 부과하는 자기장이 없기 때문에 모델은 현실적이지 않습니다. 그럼에도 불구하고 Craig는 계층 문제에 대한 해결책으로 작용할 수 있는지 여부를 탐색했습니다.
Craig, Garcia Garcia 및 Seth Koren은 또한 약한 중력 추측이라고 불리는 양자 중력에 대한 논쟁이 사실이라면 Higgs 질량과 플랑크 스케일 사이에 자연스럽게 큰 분리를 요구하는 일관성 조건을 부과 할 수있는 방법을 공동으로 연구했습니다.
.NYU의 Dubovsky는 2013 년 이래로 Supersymmetry 입자가 LHC 파티에 매우 지각된다는 것이 이미 분명한 이래 이러한 문제를 해결했습니다. 그해에 그와 두 명의 공동 작업자는 계층 문제를 해결하는 새로운 종류의 양자 중력 모델을 발견했습니다. 이 모델에서, 환원주의 화살표는 중간 규모에서 UV와 IR을 모두 가리킨다. 이 모델은 2 차원 공간에서만 작동했으며 Dubovsky는이를 일반화하는 방법에 대한 단서가 없었습니다. 그는 다른 문제로 돌아섰습니다. 작년에 그는 UV-IR 혼합을 다시 만났다. 그는 블랙홀을 충돌하는 연구에서 발생하는 자연스런 문제가 블랙홀 모양의 저주파 및 고주파 변형을 연결하는 "숨겨진"대칭으로 해결된다는 것을 발견했다.
.다른 연구자들과 마찬가지로, Dubovsky는 지금까지 발견 된 특정 모델이 Kuhnian 혁명의 명백한 제작을 가지고 있다고 생각하지 않는 것 같습니다. 어떤 사람들은 전체 UV-IR 혼합 개념에 약속이 없다고 생각합니다. Johns Hopkins University의 이론적 물리학자인 David E. Kaplan은“현재 EFT의 고장의 징후는 없다”고 말했다. "거기 거기에는 없다고 생각합니다." 모든 사람을 설득하기 위해 아이디어는 실험적 증거가 필요하지만 지금까지 기존 UV-IR 혼합 모델은 테스트 가능한 예측에 비해 부족합니다. 그들은 일반적으로 우리가해야한다고 예측하기보다는 표준 모델 이외의 새로운 입자를 보지 못한 이유를 설명하는 것을 목표로합니다. 그러나 콜라이드가 아니라면 우주론에서 미래의 예측과 발견에 대한 희망이 항상 있습니다.
함께 찍은 새로운 UV-IR 혼합 모델은 기존 패러다임의 근시 (축소와 효과적인 필드 이론에 기초한 것)를 보여줍니다.
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Dubovsky는“Planck Scale에 갈 때 감소주의를 잃게된다는 사실은 중력이 반 감소 주의자입니다.”라고 Dubovsky는 말했습니다.
