Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.

Рэндалл Лиза

Огромная интенсивность пятимерной гравитации означает, что могут рождаться пятимерные черные дыры, а также пятимерные струны. Кроме того, как только энергии достигнут величины порядка ТэВ, все, что сосредоточено на Слабой бране или в ее окрестности, будет сильно взаимодействовать со всем остальным. Это произойдет потому, что эффекты гравитации и дополнительных частиц КК будут огромными при ТэВных энергиях, и они будут сговариваться, чтобы все взаимодействовало со всем. Такие сильные взаимодействия между всеми известными частицами и гравитацией не возникают в четырехмерном сценарии; это будет ясный сигнал о чем-то новом. Как и в случае больших дополнительных измерений, мы до сих пор не знаем, хватит ли энергии, чтобы увидеть эти новые объекты. Но если взаимодействия сильны при энергиях, не слишком превышающих ТэВ, эксперименты этого не пропустят.

Кода

Связь

между решением проблемы иерархии и экспериментальными следствиями при ТэВных энергиях очень крепка, но детали того, что мы увидим, зависят от модели. Разные модели приводят к различным экспериментальным следствиям, и это обнадеживает. Эти определенные опознавательные знаки означают, что как только запустят БАК, у нас появится хороший шанс установить, какая из этих моделей (если это имеет место) применима к нашему миру.

Что нового

• Пространство-время может быть сильно искривлено вследствие присутствия энергии в балке и бране, даже если сама брана совершенно плоская.

• Рассмотренная в этой главе модель имеет две браны, Гравитационную и Слабую, на каждом из концов пятого измерения конечных размеров. Энергия в балке и на бранах закручивает пространство-время.

• Единственное дополнительное измерение предлагает совершенно новый способ решения проблемы иерархии. Пятое измерение в этой модели невелико, но очень закручено. Интенсивность гравитации сильно зависит от того, где вы находитесь в пятом измерении. Гравитация сильна на Гравитационной бране и очень слаба на Слабой бране, где живем мы с вами.

• С точки зрения наблюдателя, считающего, что он находится в четырех измерениях, объекты могут иметь разные размеры и массы, если они берут начало в разных местах в пятом измерении. Объекты, прикрепленные к Гравитационной бране, должны быть очень тяжелыми (с массой порядка планковского масштаба масс), в то время как объекты, прикрепленные к Слабой бране, должны иметь значительно меньшие массы порядка ТэВ.

• Все взаимодействия могут объединиться, и проблема иерархии может быть решена, если хиггсовская частица (но не калибровочные бозоны) прикреплена к Слабой бране.

• Калуца-клейновские партнеры гравитона на коллайдере должны приводить к очень отчетливым событиям, в которых они распадаются на частицы Стандартной модели внутри детектора.

• В моделях, в которых частицы Стандартной модели находятся в балке, могут рождаться и распадаться и другие частицы КК.

Глава 21

Закрученная аннотированная «Алиса» [162]

Go ask Alice.

When she’s ten feet tall.

Jefferson Airplane [163]

162

Это название заимствовано из превосходной книги Мартина Гарднера «Аннотированная Алиса», в которой он объясняет игру слов, математические загадки и цитаты в книгах Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес» и «Алиса в Зазеркалье».

163

Пойди спроси Алису,

Когда ее рост будет десять футов.

«Джефферсон Эйрплейн»

Сказочный лифт остановился в закрученном пятимерном мире. Афина вышла из лифта и очень удивилась, увидев только три пространственных измерения. Неужто Кролик подшутил над ней? он говорил, что приведет ее в мир с четырьмя пространственными измерениями, но на самом деле их там было только три! И зачем путешествовать по миру, который выглядит как обычный?! [164]

Местный житель с большой любезностью принял озадаченную гостью. «Приветствую Вас в Брансвилле [165] , нашей славной столице. Разрешите мне помочь Вам осмотреться». Афина, усталая и озадаченная, тут же выпалила: «Брансвилл совсем не выглядит как-то особенно. Даже мэр выглядит совершенно нормально», хотя она могла поклясться, что не была в этом уверена, так как никогда раньше не видела мэра.

164

Сама брана большая и плоская, и имеет только три пространственных измерения. Только гравитация имеет контакт с дополнительным измерением. Напомним, что пятимерное пространство имеет четыре пространственных измерения (и одно временное), в то время как брана имеет три пространственных измерения. Я продолжаю называть время четвертым измерением, а дополнительное измерение пятым.

165

Брансвилл — это Гравитационная брана.

Мэр, к которому обратилась Афина, появился в сопровождении своего Главного Советника, Чеширского Толстого Кота. Обязанность Кота заключалась в том, чтобы следить за всем происходящим в городе, и она сильно облегчалась его способностью захватывать жителей врасплох, что было особенно удивительно с учетом невероятной величины Кота, кот обожал объяснять, что он обязан своим мастерством способности прятаться в балке, но никто даже не понимал, что он имел в виду [166] .

166

Толстый Кот, в противоположность жителям Брансвилла, не прикреплен к бране.

Кот материализовался рядом с Афиной и спросил, не хочет ли она сопровождать его, пока он совершает свой обход. Он предупредил, что ей придется освоиться с невероятными размерами, но Афина его заверила, что ее любимый дядя был, на самом деле, очень, очень толстым, кот отнесся к этому скептически, но согласился взять ее с собой. Он предложил Афине сливочное пирожное с масляной глазурью, которое она с удовольствием съела. И они пустились в путь.

Афин а заинтересовалась, что же она съела. Ей сейчас казалось, что она находится на четырехмерном срезе пятимерного мира, и, насколько она могла судить, она была не толще, чем этот тонкий четырехмерный срез, она воскликнула: «Я сейчас выгляжу, как моя бумажная кукла! Но в то время как Долли имеет два пространственных измерения в трехмерном мире, у меня три пространственных измерения в четырехмерном пространственном мире».

Кот глубокомысленно ухмыльнулся и объяснил: «Вы сейчас ощущаете то, что я предпочитаю называть Балком. Вы все еще находитесь в Брансвилле, но через мгновение покинете его (и вырастите), в действительности Брансвилл есть часть пятимерной вселенной, но пятое измерение закручивается так осторожно, что жители Брансвилла совершенно не чувствуют его существования. У них нет даже представления о том, что Брансвилл есть граница пятимерного штата, вы также ошибочно заключили при своем появлении, что существуют только три пространственных измерения. Новая Афина, не привязанная к бране, свободно может перемещаться в пятом измерении, могу ли я предложить в качестве места назначения другую деревню, находящуюся на другом краю пятимерной вселенной и называемую Слабой браной?»

Какое странное оказалось пятимерное путешествие, покинув Брансвилл, Афина оказалась движущейся в другом измерении и растущей, как это уже с ней бывало (см. рис. 85). [167] Внимательный Кот заметил смущение на лице Афины и обнадеживающе объяснил: «Слабая брана уже близко, и мы там скоро будем [168] . Там красиво, но не волнуйтесь, когда вы увидите, что, как и жители Брансвилла, с которыми вы уже сталкивались, жители слабой браны издеваются над понятием четырех пространственных измерений, вы, имея возможность видеть через балк, увидите огромную тень над Брансвиллом, в десять миллионов миллиардов раз больше, чем та, с которой вы начинали. Почти все остальное будет казаться вам и им совершенно нормальным».

167

Вблизи Слабой браны все становится больше и легче. Тень Афины над Брансвиллом росла, пока она приближалась к Слабой бране, удаляясь от Гравитационной браны.

168

Чтобы решить проблему иерархии, пятое измерение не должно быть слишком велико.