Научный взгляд на устройство вселенной

ВАКАНТНОЕ 
МЕСТО 
ТОП-МОДЕЛИ 399
ли, что гравитация в нашем мире должна быть экспоненциально 
слабее, чем на другой бране; таким образом, мы получаем есте-
ственное объяснение слабости гравитации в нашем мире.
Иначе следствия такой организации Вселенной можно интер-
претировать через геометрию пространства-времени, схемати-
чески изображенную на рис. 68. Масштаб пространства-времени 
зависит от расположения браны на четвертой пространственной 
оси. Массы также претерпевают экспоненциальное масштаби-
рование, причем таким образом, чтобы бозон Хиггса получился 
таким, как нужно. Можно, конечно, спорить о допущениях, на ко-
торых основана наша модель, но сама геометрия непосредственно 
следует из теории гравитации Эйнштейна, если постулировать, 
какую энергию имеют браны и какую — само многомерное про-
странство. Мы с Раманом нашли решение соответствующих урав-
нений общей теории относительности и, сделав это, получили уже 
описанную мной геометрию: а именно искривленное свернутое 
пространство, в котором массы масштабируются таким образом, 
что проблема иерархии решается автоматически.
В отличие от моделей с большими дополнительными измере-
ниями, модели, основанные на геометрии свернутого простран-
ства, не заменяют прежнюю загадку (проблему иерархии) новой 
(почему дополнительные измерения настолько велики?). В свер-
нутой геометрии дополнительные измерения вовсе не велики, 
а большие числа возникают в результате экспоненциального мас-
штабирования пространства и времени. Экспоненциальное мас-
штабирование делает отношение размеров — и масс — объектов 
громадным даже в тех случаях, когда эти объекты очень близки 
друг к другу в многомерном пространстве.
Экспоненциальная функция не придумана нами. Она возника-
ет из уникального решения уравнений Эйнштейна в предложен-
ном нами сценарии. Мы с Раманом вычислили, что в свернутой 
геометрии отношение сил гравитационного и слабого взаимодей-
ствий экспоненциально зависит от расстояния между двумя бра-
нами. Если промежуток между ними измеряется разумной величи-
ной — что-нибудь вроде нескольких десятков единиц в терминах 
гравитационной шкалы, — то верное иерархическое соотношение 

400 МОДЕЛИ, 
ПРЕДСКАЗАНИЯ 
И ОЖИДАЕМЫЕ 
РЕЗУЛЬТАТЫ
между массами и силами взаимодействий возникает вполне есте-
ственно.
В свернутой геометрии гравитация в нашем мире слаба не по-
тому, что «растекается» по большим дополнительным измерени-
ям, а потому, что сконцентрирована в другом месте: на другой 
бране. Наша гравитация — всего лишь «хвост» того, что в других 
регионах многомерного мира проявляется как очень интенсивное 
взаимодействие.
Мы не видим другой вселенной, потому что наши браны объ-
единяет лишь сила гравитационного взаимодействия, а гравита-
ция здесь слишком слаба, чтобы передавать легко наблюдаемые 
сигналы. Вообще говоря, этот сценарий можно рассматривать 
как единственный пример мультивселенной, в которой содержимое 
и элементы нашего мира взаимодействуют очень слабо — а ино-
гда и совсем не взаимодействуют — с содержимым другого мира. 
Большинство подобных построений проверить невозможно. В кон-
це концов, если какое-то вещество находится так далеко, что его 
свет не достигнет нас даже за все время жизни Вселенной, мы никак 
не сможем убедиться в его существовании. Предложенный нами 
сценарий мультивселенной необычен тем, что общее для двух миров 
гравитационное взаимодействие имеет экспериментально прове-
ряемые следствия. Мы не рассчитываем непосредственно добраться 
до второй вселенной, но частицы, путешествующие в многомерном 
пространстве, могут попасть и в наш мир.
Самым очевидным следствием многомерности мира при от-
сутствии детальных исследований — таких, какие будут прово-
диться на БАКе, — является объяснение иерархии масштабов масс, 
в котором нуждается любая теория физики элементарных частиц, 
чтобы успешно описывать наблюдаемые явления.
Мы надеемся, что высокие энергии, которые планируется 
получить на БАКе, помогут нам понять, что представляет собой 
дополнительное пространственное измерение — всего лишь при-
чудливую идею или реальный факт бытия Вселенной. Если наша 
теория верна, то следует ожидать, что на БАКе будут получены 
моды Калуцы — Клейна. Из-за связи с проблемой иерархии мас-
штаб энергий, на котором при таком сценарии следует искать 

ВАКАНТНОЕ 
МЕСТО 
ТОП-МОДЕЛИ 401
KK-моды, примерно соответствует тому масштабу, который будет 
исследоваться на БАКе в рабочем режиме. Считается, что KK-моды 
в этом случае должны обладать массой порядка 1 ТэВ, то есть мас-
штаба слабого взаимодействия. Эти тяжелые частицы, возможно, 
возникнут, как только на БАКе будут достигнуты достаточно высо-
кие энергии. Обнаружение KK-частиц послужило бы ключевым до-
казательством нашей идеи и позволило бы заглянуть в огромный 
непознанный мир.
Заметим, что KK-моды свернутой геометрии обладают важ-
ной отличительной чертой. Если сам гравитон взаимодействует 
с окружающим необычайно слабо — в конце концов, он передает 
чрезвычайно слабое гравитационное взаимодействие, — то KK-
моды гравитона взаимодействуют гораздо активнее и сильнее, 
почти на уровне так называемого слабого взаимодействия, кото-
рое в триллионы раз сильнее гравитации.
Причина того, что KK-гравитоны взаимодействуют с такой 
удивительной силой, заключается в особенностях свернутой ге-
ометрии, по которой они путешествуют. Из-за сильной искрив-
ленности пространства-времени взаимодействия KK-гравитонов 
намного сильнее, чем взаимодействия самого гравитона, пере-
носящего то самое гравитационное взаимодействие, которое мы 
испытываем. В свернутой геометрии масштабируются не только 
массы, но и гравитационные взаимодействия. Расчеты показы-
вают, что в свернутой геометрии взаимодействия KK-гравитонов 
сравнимы по силе с взаимодействием частиц масштаба слабого 
взаимодействия.
Это означает, что, в отличие от суперсимметричных моделей, 
а также маловероятных моделей с большими дополнительными 
измерениями, для экспериментального доказательства этого 
сценария не придется искать и измерять недостающую энергию 
на месте интересных частиц, сумевших ускользнуть незамечен-
ными. Вместо этого у нас будут гораздо более четкие и простые 
для распознавания сигнатуры в виде частиц, которые внутри де-
тектора будут распадаться на частицы Стандартной модели, остав-
ляющие видимые следы (см. пример на рис. 69, где KK-частица 
рождается и распадается на электрон и позитрон).

402 МОДЕЛИ, 
ПРЕДСКАЗАНИЯ 
И ОЖИДАЕМЫЕ 
РЕЗУЛЬТАТЫ
Позитрон
KK частица
Электрон
g
g
e
-
e
+
KK
РИС
. 69.
В моделях Рэндалл — Сандрама KK-гравитон может родить-
ся и распасться внутри детектора на видимые и легко обнаружимые 
частицы, такие как электрон и позитрон
Именно так, кстати говоря, открывались все новые тяжелые 
частицы. Непосредственно они не видны, но можно наблюдать 
те частицы, на которые они распадаются. Такие наблюдения 
принципиально дают намного больше информации, чем можно 
получить путем измерения недостающей энергии. Путем изуче-
ния свойств продуктов распада экспериментаторы могут многое 
узнать и о свойствах первоначальной частицы.
Если сценарий со свернутой геометрией соответствует дей-
ствительности, мы скоро увидим пары частиц, рождающихся 
при распаде KK-мод гравитона. Измерив энергии, заряды и другие 
свойства частиц конечного состояния, экспериментаторы смогут 
определить по ним массу и другие свойства KK-частиц. Эти иден-
тифицирующие признаки наряду с относительными частотами 
распада в разные конечные состояния должны помочь экспери-
ментаторам определить, открыли ли они в самом деле KK-гравитон 
или какую-нибудь иную новую экзотическую сущность. Модель 
говорит нам о природе частицы, которую предстоит обнаружить, 
если эта модель верна, и предсказания, сформулированные на ос-
нове этих данных, должны помочь физикам различить возможные 
варианты.
Один мой друг-сценарист никак не может взять в толк, почему 
я, зная о потенциальных последствиях возможных в ближайшее 
время открытий, не сгораю от нетерпения в ожидании новых экс-
периментальных данных. При каждой нашей встрече он настой-
чиво спрашивает: «Ну, разве результаты этих исследований не из-
менят нашу жизнь? Они ведь могут подтвердить ваши теории? 
Почему вы не в Женеве и не общаетесь постоянно с тамошними 
исследователями?»

ВАКАНТНОЕ 
МЕСТО 
ТОП-МОДЕЛИ 403
Конечно, в чем-то он прав. Но экспериментаторы уже знают, 
что нужно искать и на что обращать внимание, так что бо льшая 

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: