Войти
Двойная специальная теория относительности (DSR ) - также называемая деформированная специальная теория относительности или, по мнению некоторых, экстра-специальная теория относительности - это модифицированная теория специальной теории относительности, в которой существует не только максимальная скорость, не зависящая от наблюдателя (скорость света ), но не зависящие от наблюдателя шкалы максимальной энергии и минимальной длины (планковская энергия и планковская длина ).
Первые попытки модифицировать специальную теорию относительности путем введения длины, не зависящей от наблюдателя, были предприняты Павлопулосом (1967), который оценил эту длину примерно в 10 метров. В контексте квантовой гравитации Джованни Амелино-Камелия (2000) представил то, что сейчас называется двойной специальной теорией относительности, предложив конкретную реализацию сохранения инвариантности планковской длины. 16,162 × 10 м. Это было переформулировано Ковальски-Гликманом (2001) в терминах независимой от наблюдателя массы Планка. Другая модель, вдохновленная моделью Амелино-Камелии, была предложена в 2001 году Жоао Магейджо и Ли Смолином, которые также сосредоточили внимание на неизменности энергии Планка.
Было понято, что действительно существует три вида деформации специальной теории относительности, которые позволяют достичь инвариантности планковской энергии либо в виде максимальной энергии, либо в виде максимального импульса, либо в обоих случаях. Модели DSR, возможно, связаны с петлевой квантовой гравитацией в 2 + 1 измерениях (два пространства, один раз), и было высказано предположение, что отношение также существует в 3 + 1 измерениях.
Мотивация этих предложений в основном теоретическая, основанная на следующем наблюдении: энергия Планка, как ожидается, будет играть фундаментальную роль в теории квантовой гравитации, устанавливая масштаб, в котором квантовая гравитация Эффектом гравитации нельзя пренебрегать, и новые явления могут стать важными. Если специальная теория относительности должна соответствовать именно этому масштабу, разные наблюдатели будут наблюдать эффекты квантовой гравитации на разных масштабах из-за сжатия Лоренца – Фитцджеральда, что противоречит принципу, согласно которому все инерциальные наблюдатели должны иметь возможность описывать явления по одним и тем же физическим законам. Эта мотивация подвергалась критике на том основании, что результат преобразования Лоренца сам по себе не является наблюдаемым явлением. DSR также страдает несколькими несоответствиями в формулировке, которые еще предстоит устранить. В частности, трудно восстановить стандартное поведение преобразования для макроскопических тел, известное как проблема футбольного мяча. Другая концептуальная трудность состоит в том, что DSR априори сформулирован в импульсном пространстве. Пока нет последовательной формулировки модели в пространстве позиций.
Есть много других моделей с нарушением лоренц-инвариантности, в которых, в отличие от DSR, принцип относительности и лоренц-инвариантность нарушаются введение эффектов предпочтительного кадра. Примерами являются эффективная теория поля из Сидни Коулман и Шелдон Ли Глэшоу, и особенно Расширение стандартной модели, которое обеспечивает общую основу для нарушений Лоренца. Эти модели способны давать точные прогнозы, чтобы оценить возможное нарушение Лоренца, и поэтому широко используются при анализе экспериментов, касающихся стандартной модели и специальной теории относительности (см. Современные поиски нарушения Лоренца ).
На сегодняшний день эксперименты не выявили противоречий со специальной теорией относительности (см. Современные поиски нарушения Лоренца ).
Первоначально предполагалось, что обычная специальная теория относительности и двойная специальная теория относительности будут давать различные физические предсказания в процессах с высокими энергиями, и в частности, вывод предела GZK для энергий космические лучи от далеких источников не действительны. Однако теперь установлено, что стандартная двойная специальная теория относительности не предсказывает никакого подавления GZK-обрезания, в отличие от моделей, в которых существует абсолютная система локального покоя, таких как теории эффективного поля как Расширение стандартной модели.
Поскольку DSR в целом (хотя и не обязательно) подразумевает энергетическую зависимость скорости света, было также предсказано, что если будут модификации первого порядка по энергии по сравнению с Планковским массы, эта зависимость от энергии будет наблюдаема в высокоэнергетических фотонах, достигающих Земли из далеких гамма-всплесков. В зависимости от того, увеличивается или уменьшается теперь зависящая от энергии скорость света с увеличением энергии (зависящая от модели особенность) высокоэнергетические фотоны будут быстрее или медленнее, чем низкоэнергетические. Однако в эксперименте Fermi-LAT в 2009 году был измерен фотон с энергией 31 ГэВ, который прибыл почти одновременно с другими фотонами той же вспышки, что исключило такие эффекты дисперсии даже при энергии выше планковской. Более того, утверждалось, что DSR с зависящей от энергии скоростью света несовместим, и эффекты первого порядка исключены уже потому, что они привели бы к нелокальным взаимодействиям частиц, которые долгое время наблюдались в экспериментах по физике элементарных частиц.
Поскольку группа де Ситтера естественным образом включает параметр инвариантной длины, относительность де Ситтера можно интерпретировать как пример двойной специальной теории относительности, поскольку пространство-время де Ситтера включает в себя инвариантную скорость, а также параметр длины. Однако есть фундаментальное различие: в то время как во всех моделях двойной специальной теории относительности нарушается симметрия Лоренца, в теории относительности де Ситтера она остается физической симметрией. Недостаток обычных моделей двойной специальной теории относительности состоит в том, что они действительны только в энергетических масштабах, где обычная специальная теория относительности, как предполагается, не работает, что приводит к лоскутной теории относительности. С другой стороны, было обнаружено, что относительность де Ситтера инвариантна при одновременном изменении масштаба массы, энергии и импульса и, следовательно, справедлива во всех энергетических масштабах.
