Почему вакуум не может быть слишком спокойным ✎

Оригинал: "De Sitter Space and the Swampland"
arXiv:1806.08362 · 2018-06-21 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Если энергия поля почти не меняется, теория попадает в болото запрещённых вариантов.

Вселенная расширяется всё быстрее. Обычно это объясняют постоянной энергией пустоты, но построить такую энергию в теории струн не получается. Новая работа предлагает простое правило: энергия поля не может быть слишком пологой. Если она почти не меняется, теория попадает в болото запрещённых вариантов.

Правило проверяли на трёх разных примерах из теории струн. Везде наклон энергии оказался не меньше самой энергии, с коэффициентом порядка единицы. Для одного примера получилось 1.6, для другого 3.5, для третьего от 0.8 до 3.7. Все эти числа больше √2, а значит, ускоренное расширение невозможно.

Эксперимент по тёмной энергии даёт число 0.6. Это чуть меньше теоретических оценок, и авторы называют такое совпадение «дразняще близким».

Если правило верно, тёмная энергия должна быть не постоянной, а медленно меняющейся. Это объясняет, почему её так мало, без точной настройки параметров. Болото струнной теории становится инструментом отбора: слишком спокойные вакуумы тонут, а выживают только те, где энергия движется.

Авторы называют совпадение экспериментальной границы c ≲ 0.6 и теоретических оценок c ~ 1 «дразняще близким». Если бы значение было чуть больше, ускоренное расширение Вселенной было бы невозможно в рамках квинтэссенции, и пришлось бы искать совсем другие объяснения.

Идея запрета на стабильный вакуум перекликается с романом Грега Игана «Лестница Шильда», где физики обнаруживают, что вакуум нестабилен и может распасться. В статье речь о более мягком, но родственном ограничении: вакуум де Ситтера не может быть точкой покоя, а лишь медленно скатывающимся состоянием.

|\nabla V| \ge c \cdot V
В любой точке с положительным потенциалом его градиент должен быть достаточно большим, иначе теория не может быть вложена в квантовую гравитацию.
w = -1 + \frac{\lambda^2}{3}
Для потенциала V ~ exp(-λφ) параметр w приближается к этому значению; ускорение требует w < -1/3, то есть λ < √2.
\lambda_{\text{accelerate}} = \sqrt{\frac{4}{d-2}}
Максимальный наклон потенциала, при котором возможно ускоренное расширение в d измерениях.
Понятия
пространство анти-де Ситтера пространство де Ситтера ложный вакуум проблема космологической постоянной электрическая постоянная теорема Виттена о положительной энергии скалярное поле дилатон adS/CFT-соответствие гравитационный потенциал теория струн магнитная постоянная космическая струна