에 비해 해결되지 않는 신비,우주의 훨씬 적은 얻는다고 말했에 대해 하나의 가장 심오한 사실을 결정 물리학에서는 지난 반 세기가:놀라운 정도,자연은 방법이기 때문에 그것이 수 없 다릅니다. 암스테르담 대학의 이론 물리학 자 다니엘 바우만(Daniel Baumann)은”우리가 가지고있는 물리 법칙에는 자유가 없다.

이후 1960 년대에서 점점 더 과거 십년간,물리학 같은 바우만 사용하는 기법으로 알려진”스트랩”을 추론하는 것 자연의 법칙이 되어야 합니다. 이 방식에서는 법적으로 지시를 통해 그들의 상호관—자연”끌어 자체에 의해 자신의 띄우.”아이디어는 우주에 대해 엄청난 양을 설명하는 것으로 밝혀졌습니다.

경우 부트스트랩,물리학을 결정하는 방법 기본 입자와 다른 많은 양의”스핀,”또는 본질적인 각운동량으로 계속해서 작동합니다. 이렇게함으로써,그들은 우주를 형성하는 알려진 힘의 기본 형태를 재발견합니다. 가장 눈에 띄는 입자의 경우 두 개의 단위로 회전으로 노벨상 수상자 스티븐 Weinberg 보 1964 년에 존재하의 스핀-2 입자하기 위하여 불가피하게 지도하 일반적인 상대성 이론—아인슈타인의 중력의 이론. 아인슈타인에 도착한 일반적인 상대성 이론 통해 추상적인에 대한 생각이 떨어지는 엘리베이터 뒤틀린 공간과 시간,그 이론을 다음과 같습에서 직접 수학적으로 일관하는 행동의 기본 입자.

“나는 이 필연성의 중력의 가장 깊은 영감에 대한 사실 자연,”고 말했다 Laurentiu Rodina,이론 물리학 연구소에서의 이론 물리학에서 CEA 사클레에 도움을 현대화 및 일반화 가족이 운영하의 증명에서 2014. “즉,그 자연은 무엇보다도 자기 일관성이 있습니다.”

얼마나 부트스트랩 작품

입자의 스핀을 반영한 그것의 근본적인 대칭성,또는 할 수 있는 방법을 변형을 남겨두는 그것을 변경되지 않습니다. 예를 들어 스핀 -1 입자는 한 번의 전체 회전으로 회전 된 후 동일한 상태로 돌아갑니다. 스핀$라텍스\frac{1}{2}$입자가 완료해야합니다 두 전체 회전을 돌아와 동일한 상태로는 동안,스핀-2 입자 보 후에는 동일한 절반 차례입니다. 기본 입자는 0,$latex\frac 만 운반 할 수 있습니다{1}{2}$, 1, $라텍스\frac{3}{2}$또는 2 단위의 회전.

어떤 동작을 위해 가능한 입자의 스핀,부트스트래퍼용을 고려한 간단한 입자 상호작용과 같은 두 입자를 전멸과를 산출합니다. 입자의 스핀은 이러한 상호 작용에 제약을 둡니다. 상호 작용의 스핀-2 입자,예를 들어,유지해야하며 동일한 때에는 모든 참여하는 입자는 의해 회전 180 도 때문에,그들은 대칭에서 이러한 반합니다.

상호 작용을 순종해야 하는 다른 몇 가지 기본적인 규칙:모멘텀을 보존되어야 함;상호 작용을 존중해야한 지역을 결정하는 입자 분산에 의에서 회의 공간 및 시간,그리고 확률이 가능한 모든 결과에 추가해야합 1,원칙적으로 알려진 unitarity. 이러한 일관성 조건은 입자 상호 작용이 만족해야하는 대수 방정식으로 변환됩니다. 특정 상호 작용에 해당하는 방정식에 솔루션이 있으면 이러한 솔루션이 본질적으로 실현되는 경향이 있습니다.

예를 들어,고려의 경우 광자가,질량이없는 스핀-1 입자의 빛과 전자기학. 같은 입자,방정식을 설명하는 네 입자 상호 작용에—두 개의 입자를 가하고 두 나올,아마도 충돌 후 및 산란이 없이 가능한 솔루션이 있습니다. 따라서 광자는 이러한 방식으로 상호 작용하지 않습니다. “이것은 빛의 파도가 서로 흩어지지 않고 거시적 인 거리를 통해 볼 수있는 이유입니다.”라고 바우만은 설명했다. 그러나 광자는 스핀-$latex\frac{1}{2}$전자와 같은 다른 유형의 입자를 포함하는 상호 작용에 참여할 수 있습니다. 광자의 상호 작용에 대한 이러한 제약은 154 세의 전자기학 이론 인 맥스웰 방정식으로 이어진다.

또는 원자핵을 함께 묶는 강한 힘을 전달하는 입자 인 글루온을 섭취하십시오. 글루온 또한 질량이없는 스핀-1 입자,그러나 그들은 나타내는 경우가 있는 여러 종류의 동일한 질량이없는 스핀-1 입자. 과는 달리 광자,글루온을 충족할 수 있는 네 입자 상호 작용 방정식,그 자가 상호 작용합니다. 이러한 글루온 자기 상호 작용에 대한 제약은 강한 힘의 이론 인 양자 색 역학에 의해 주어진 설명과 일치합니다.

세 번째 시나리오는 질량을 갖는 스핀 -1 입자를 포함한다. 질량에 대해 온 경우 대칭을 돌파하는 동안 우주에서 출생:상수의 값을 편재 힉스장—자발적으로 이동하는 양수 적시고,많은 입자의 질량. 의 파괴 힉 대칭을 만들어진 거대한 스핀-1 입자라는 W Z 보손,캐의 약한 강의 책임에 대한 방사성 붕괴시킵니다.

그런 다음”spin-2 의 경우 기적이 일어난다”고 프랑스 오르세이(Orsay)의 이론 물리학 연구소의 이론 물리학 자 Adam Falkowski 는 말했다. 이 경우,4 입자 상호 작용 방정식에 대한 해결책은 처음에는 무한대로 포위 된 것처럼 보입니다. 하지만 물리학자들이 찾는 이의 상호 작용을 진행할 수 있습에 세 가지 다른 방법으로는 수학적 측면과 관련된 세가지 다른 옵션은 완벽하게 공모를 버리면의 무한대 허용 하는 솔루션입니다.

는 솔루션은 중력:스핀-2 입자는 커플들을 자신과 다른 모든 입자와 동등한 힘이 있습니다. 이 균등 함은 일반 상대성 이론의 중심 신조로 곧장 이어집니다: 동등한 원칙,아인슈타인의 가정하는 중력을 구별할 수 없 가속화를 통해 곡면 시공간,그리고 중력의 대량고 본질적인 질량은 하나와 동일합니다. Falkowski 는 부트 스트랩 접근법에 대해”나는이 추론이 아인슈타인의 추상적 인 것보다 훨씬 더 매력적이라고 생각한다.”

따라서,생각해서에 지정된 제약 조건을 기본 입자 상호 작용에 의해 기본적인 대칭성,물리학자들을 이해할 수 있는 존재의 강하고 약한 것을 원자 및 부대의 전자기학과는 중력을 조각에서 우주 크다.

또한 부트 스트 래퍼는 많은 다른 스핀-0 입자가 가능하다는 것을 알게됩니다. 만 알려진 예는 Higgs,입자와 관련된 symmetry-breaking 힉스 장을 불어 넣는 다른 입자의 질량. Inflaton 이라고 불리는 가상의 spin-0 입자는 우주의 초기 확장을 주도했을 수 있습니다. 이러한 입자의 각운동량 부족은 대칭성이 적 으면 상호 작용이 제한된다는 것을 의미합니다. 이 때문에 부트 스트 래퍼는 자연의 준거법에 대해 덜 추론 할 수 있으며 자연 자체는보다 창의적인 라이센스를 가지고 있습니다.

Spin-$latex\frac{1}{2}$물질 입자는 또한 더 많은 자유를가집니다. 이러한 만족의 대규모 입자 우리는 전화 문제,그리고 그들은 개별적으로 차별화하여 대중과 카플링을 다양한다. 우리의 우주에 포함 예를 들어,스핀$라텍스\frac{1}{2}$쿼크와 상호 작용하는 두 글루온 및 광자,그리고 스핀$라텍스\frac{1}{2}$중성미자와 상호 작용하는 아니합니다.

스핀 스펙트럼 중지에서 2 기 때문에 무한대에서 네 입자 상호 작용 방정식을 죽이는 모든 질량이없는 입자는 더 높은 스핀 값입니다. 높은 회전국 존재할 수 있습니다면 그들은 매우,대규모와 같은 입자 하는 역할을 양자론의 중력과 같은 문자열이론. 그러나 더 높은 스핀 입자는 감지 할 수 없으며 거시적 인 세계에 영향을 줄 수는 없습니다.

알려지지 않은 국가

스핀$라텍스\frac{3}{2}$입자가를 완료 할 수 있습 0,$라텍스\frac{1}{2}$, 1, $라텍스\frac{3}{2}$,2 패턴,경우에만”초대칭”사실이 우주에서는,모든 경력으로 입자의 정수의 스핀에는 해당 문제 입자와 반 정수 spin. 최근 몇 년 동안 실험은 초대칭의 가장 단순한 버전 중 많은 부분을 배제했습니다. 하지만 격차에는 회전 스펙트럼을 친다 일부는 물리학의 이유로 개최하는 희망을 초대칭이 사실과 스핀$라텍스\frac{3}{2}$입자가 존재합니다.

그의 작품에서 바우만은 우주의 시작에 부트 스트랩을 적용합니다. 최근 콴타 문서에서 설명하는 방법 그는 다른 물리학자들이 사용되는 대칭과는 다른 원리를 구속 가능성에 대한 그 첫 번째 순간입니다.

It’s”다만,심미적으로 만족”그는 말했다,”그 법률을 피할 수 있는 몇 가지 필연성의 물리 법칙을 요약할 수 있는 짧은 소수의 원리를 다음으로 이어질 빌딩 블록 그를 구축하는 거시적인 세계입니다.”

보정: 2019 년 12 월 16 일
이 이야기의 원래 버전은 부트 스트랩 방법을 사용하는 물리학 자들이 자연의 네 가지 힘을”재발견”하거나”재조명”할 수 있다고 말했다. 말씨 것을 암시를 얻을 수 있는 그들은 전체의 세부 기술 사람들의 힘과는 그는 것이 허용됩니다. 대신 부트 스트랩 방법은 가능한 힘에 강한 제약 조건을 배치합니다. 에 대한 질량이없는 스핀-1 스핀-2 입자,부트스트랩 이르게 전자기학과 일반적인 상대성 이론,각각합니다. 에 대한 대규모 스핀 0,거대한 스핀-1 입자,여러 개 있는 경우 질량이없는 스핀-1 입자의 유형,부트스트랩 장소에 느슨한 제약 조건의 성격에 상호 작용하지만,힉스장,약한 강력으로 나올 가능성이 있다. 기사의 텍스트와 하위 헤드 라인이 그에 따라 수정되었습니다.