لماذا لا يمكن للفراغ أن يكون هادئًا للغاية ✎

الأصل: "De Sitter Space and the Swampland"
arXiv:1806.08362 · 2018-06-21 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
إذا كانت طاقة المجال لا تتغير تقريبًا، فإن النظرية تقع في مستنقع الخيارات المحظورة.

يتوسع الكون بمعدل متسارع. عادةً ما يُفسَّر ذلك بطاقة ثابتة للفراغ، لكن بناء مثل هذه الطاقة في نظرية الأوتار غير ممكن. يقترح العمل الجديد قاعدة بسيطة: لا يمكن أن تكون طاقة المجال مسطحة جدًا. إذا كانت لا تتغير تقريبًا، فإن النظرية تقع في مستنقع الخيارات المحظورة.

تم اختبار القاعدة على ثلاثة أمثلة مختلفة من نظرية الأوتار. في كل حالة، كان ميل الطاقة لا يقل عن الطاقة نفسها، بمعامل من رتبة الوحدة. بالنسبة لمثال واحد، كانت النتيجة 1.6، ولآخر 3.5، وللثالث تراوحت بين 0.8 و3.7. كل هذه الأرقام أكبر من √2، مما يعني أن التوسع المتسارع مستحيل.

تجربة الطاقة المظلمة تعطي رقمًا قدره 0.6. هذا أقل قليلًا من التقديرات النظرية، ويصف المؤلفون هذا التوافق بأنه "قريب بشكل مثير".

إذا كانت القاعدة صحيحة، فإن الطاقة المظلمة يجب أن تكون غير ثابتة بل متغيرة ببطء. وهذا يفسر لماذا هي صغيرة جدًا دون ضبط دقيق للمعلمات. يصبح مستنقع نظرية الأوتار أداة انتقاء: الأكوان الفارغة الهادئة جدًا تغرق، ولا تنجو إلا تلك التي تتحرك فيها الطاقة.

يسمي المؤلفون تطابق الحد التجريبي c ≲ 0.6 والتقديرات النظرية c ~ 1 "قريباً بشكل مثير". إذا كانت القيمة أكبر قليلاً، لكان التوسع المتسارع للكون مستحيلاً في إطار الجوهر الخامس، وكان علينا البحث عن تفسيرات مختلفة تماماً.

فكرة حظر الفراغ المستقر تتردد مع رواية غريغ إيغان "سلم شيلد" (Schild's Ladder)، حيث يكتشف الفيزيائيون أن الفراغ غير مستقر وقد يتحلل. في المقالة، الحديث عن قيد أكثر ليونة ولكنه قريب: فراغ دي سيتر لا يمكن أن يكون نقطة سكون، بل فقط حالة تتدحرج ببطء.

|\nabla V| \ge c \cdot V
في أي نقطة ذات جهد موجب، يجب أن يكون تدرجه كبيراً بما فيه الكفاية، وإلا لا يمكن تضمين النظرية في الجاذبية الكمية.
w = -1 + \frac{\lambda^2}{3}
بالنسبة للجهد V ~ exp(-λφ)، يقترب المعامل w من هذه القيمة؛ التسارع يتطلب w < -1/3، أي λ < √2.
\lambda_{\text{accelerate}} = \sqrt{\frac{4}{d-2}}
أقصى ميلان للجهد يمكن عنده حدوث توسع متسارع في d أبعاد.
المفاهيم
فضاء دي سيتر المضاد فضاء دي سيتر فراغ كاذب مشكلة الثابت الكوني سماحية الفراغ مبرهنة ويتن للطاقة الموجبة حقل قياسي ديلاتون تقابل AdS/CFT الكمون الجاذبي نظرية الأوتار