Et irriterende problem

1
Et irriterende problem

• KVANTEMEKANIKK
• (partikler og bølger)

• GENERELL RELATIVITETSTEORI
• (tidrom)

2
Hierarkiproblemet (I)
3
Gravitasjonskraften er svak!
4
Hierarkiproblemet (II)

• Rett etter Big Bang må alle kreftene ha oppført
  seg som én kraft
• Streng Teori
• Partikkel 1-D vibrerende streng
• Gravitasjon på kvantenivå
• Samle naturkreftene i en teori
• Gravitasjonskraften er like sterk som de andre
  kreftene!
• Må bare studere G-kraften ved små nok distanser

5
Hierarkiproblemet (III)

• Hvor små?
• Planck lengden
  (1019 ganger mindre enn et atom)
• Hvordan?
• Partikkelkollisjoner 1016 TeV
• CERN LHC 14 TeV
• UMULIG!

6
Ekstra dimensjoner en mulig løsning?
SUSY
gravitasjon
strenger
EKSTRA DIMENSJONER
partikler
kvantefysikk
kosmologi
7
Ekstra dimensjoner - hovedideen

• Det tradisjonelle bildet

• Det nye bildet

8
Ekstra dimensjoner en rask historie (I)

• Ideen har sitt opphav i vår søken etter en teori
  som forener alle kreftene i naturen
• 1860-årene, Maxwell
• ELEKTRISITET MAGNETISME ELEKTROMAGNETISME
• 1920-årene, Theodor Kaluza og Oscar Klein

Maxwell EM U(1) gauge symmetri
Einstein GR Lorentz symmetri
Geometrisk teori med én ekstra dimensjon 5D
Lorentz symmetri
9
Ekstra dimensjoner en rask historie (II)

• Men hvis den ekstra dimensjonen er sammenrullet
  (kompaktifisert)

U(1) gauge sym (EM)
4D Lorentz sym (GR)

• Liten interesse frem til 1970/1980
• SUSY
• Streng Teori
• Partikler byttet ut med 1-D vibrerende strenger
• Partikkel bestemt vibrasjonsmodus
• Graviton Gravitasjonen er automatisk inkludert

10
Ekstra dimensjoner en rask historie (III)

• 1980-årene
• SUSY ST SUPERSTRENGTEORI
• Spesiell gauge-sym stor nok til å samle alle
  kreftene!
• Gravitasjon på kvantenivå
• Men
• 7 ekstra dimensjoner som er kompaktifisert (10-35
  m)

11
Braneworlds

• Våren 1998 Arkani-Hamed, Dimopolous og Dvali
  (ADD)
• kanskje G-kraften er den eneste kraften som
  merker de ekstra dimensjonene

12
Gravitasjonskraften blir sterkere!

1/mstrong
13
Hvor store er de ekstra dimensjonene?
n Rn
1 1013 m Solsystemet
2 1 mm
3 10 nm Molekyl
4 10-11 m Atom
5 10 fm Atomkjerne

Newtons lov er testet ned til ca. 0.15 mm
14
MIKROSKOPISKE SORTE HULL
15
Mikropskopiske sorte hull
NYT 11/09/01
16
Sorte Hull i partikkelkollisjoner

• For hver kollisjon er det en rS
• Hvis rslt R ? (4n)D sort hull
• Når MBH ?? så rs?
• Ingenting kan unnslippe event horisonten
• Overflaten kan ikke bli mindre!
• Overflaten mål på entropien
• Entropi ? Temperatur ? Stråling
• men ikke en gang lys kan unnslippe et sort hull!

17
Fordampning (I)

• Steven Hawking (1974)
• Studerte kvantefelt rundt sorte hull
• Sorte hull fordamper ved å stråle partikler!

18
Fordampning (II)
19
Henfall av sorte hull

• Levetid ?? 10-26 s
• BH?jet lepton ??