11 votos

Hacer el estándar de la cosmología modelos espontáneamente romper la simetría de Lorentz?

En el estándar de la cosmología de los modelos (ecuaciones de Friedmann que su opción favorita de la DM y DE), existe un marco en el que el total de los impulsos de cualquier suficientemente grande esfera, con centro en cualquier punto en el espacio, se suma a 0 [1] (este es el marco de referencia en el que las anisotropías del CMB son mínimas). No es esto una forma espontánea de la ruptura de la simetría de Lorentz ? Mientras que las leyes subyacentes de la naturaleza permanecen invariantes de Lorentz, la física real del sistema en estudio (en este caso el universo entero) parece haber dado un estatus especial para un determinado marco.

Puedo entender este tipo de ruptura de la simetría de algo así como decir que el campo de Higgs. En esa situación, el campo de los rollos de hasta una posición específica y "se asienta" en los mínimos de la Mexican hat potencial. Mientras que el potencial total $V(\phi)$ permanece invariante bajo una $\phi \rightarrow \phi e^{i \theta}$ rotación, ninguno de sus soluciones presentan esta invariancia. Dependiendo de la partícula de Higgs, el modelo de elección, uno puede escribir este proceso de ruptura de la simetría muy rigurosamente. ¿Existe un formalismo que podría ayudar a dilucidar cómo el universo puede "resolver" en un fotograma ? Me cuesta imaginar esto, porque en el caso de la partícula de Higgs, los mínimos existen a lo largo de un número finito de ruta en $\phi$ espacio, por lo que la ruptura espontánea de simetría puede ser comprendido intuitivamente como $\phi$ estableciéndose de forma aleatoria en cualquier valor de $\phi$ donde $V(\phi)$ es mínima. Por otro lado, no me parece nada clara la forma de definir un formalismo donde el sistema físico subyacente al azar establecerse en un marco, frente a sólo el valor de $\phi$ en un rotacionalmente simétricas posibles.

[1] La rigurosa forma de decir esto es : No existe un marco de referencia S, tal que para todos los puntos P que son inmóviles en S (es decir, $\vec{r_P}(t_1) = \vec{r_P}(t_2) \forall (t_1, t_2)$ donde $\vec{r_P}(t)$ es la posición espacial de P en S en un momento dado,$t$), y cualquier arbitrariamente pequeño $\epsilon$, existe una lo suficientemente grande radio R tal que la esfera de radio R centrada en el P total momenta menos de $\epsilon c / E_k$ (donde E es la energía cinética total contenida en la esfera).


Ben Crowell dio una interesante respuesta que va algo como esto :

Simplemente poner : Causalmente desconectados regiones del espacio no tienen este mismo "momentumless marco" (vamos a llamar a que, a menos que usted tiene una mejor idea), la inflación pone en contacto, el impulso de las diferencias como resultado de colisiones violentas, todo el sistema eventualmente thermalises, y por tanto, hoy tenemos vastas franjas de causalmente conectado regiones que comparten este momentumless marco.

Ahora para mi interpretación de lo que esto significa. En este punto de vista, esto parece ser, de hecho, un caso de ruptura espontánea de simetría, pero sólo localmente hablando, porque no debe haber ninguna razón para esperar que un lejano causalmente desconectados volumen de esta misma momentumless marco. En otras palabras, la simetría es espontáneamente rota por el resultado aleatorio de preguntar "¿en qué marco es el momentum total de estas pronto a ser causalmente conectado volúmenes 0?". Si entiendo correctamente, esta respuesta va a ser único para cada causalmente conectado volumen, lo que sin duda ayuda a explicar cómo los volúmenes arbitrariamente puede "arreglar" a uno de los fotogramas. No estoy seguro de cuál es la distribución global de aumenta sería en este escenario, sin embargo, y si esto requeriría algún tipo de fractal distribuciones para evitar el problema de nuevo a escalas más grandes (de lo contrario no sería todavía algunos lo suficientemente grande V para satisfacer algunas arbitrariamente pequeño momentum total).

4voto

Joe Liversedge Puntos 2134

Buena pregunta.

En primer lugar, hay un problema de definición, porque no podemos aplicar un impulso de Lorentz para el universo como un todo. La simetría de Lorentz es una cosa. Así que cuando hablamos de "simetría de Lorentz" para el universo como un todo, creo que tenemos que tener en cuenta que nos referimos a algo un poco diferente. Básicamente, si la "simetría de Lorentz" ya se ha roto, creo que significa algo así como el concepto de que como diversas regiones del universo entran en causal de contacto, el proceso no requiere ningún proceso violento de colisión y el equilibrio.

Hay una razón lógica por la cual esperamos que el universo empezó en un estado de la no rompe la simetría rotacional de la Mexican hat potencial. Estaba muy caliente, así que aún no se ha sometido a una fase de transición a una ruptura de la simetría del estado. Aquí creo que la analogía con el roto la simetría de Lorentz falla. No tenemos ningún principio físico que limita lo que el universo temprano debería haber sido así, por lo que es lógicamente perfectamente bien imaginar que el universo siempre carecían de esta simetría. De hecho, muchos de los modelos cosmológicos asumir exactamente eso, y esos son los modelos de auto-consistente.

Sin embargo, se podría argumentar que esto no es satisfactorio, porque no hay ninguna razón física para las regiones del universo que fueron inicialmente fuera de la causal de contacto para hacer causal de contacto el uno con el otro "suavemente" -- no hay ninguna relación causal entre sus movimientos, de modo que podemos esperar de la reunión para ser violentos, y no tendría que ser algún tipo de establecerse en un estado donde el asunto fue todo, como un agradable, bien mezclados fluido perfecto cuyo estado de movimiento que llamamos el flujo de Hubble. Yo creo que esto es sólo un caso especial del horizonte problema. Si la inflación, por ejemplo, corrige el horizonte problema, entonces probablemente se corrige también la "simetría de Lorentz" problema.

3voto

benrg Puntos 1163

El especial del estado de movimiento de la que estamos hablando es a menudo llamado el flujo de Hubble. (edit: uy, Ben Crowell ya se ha mencionado esto.)

Creo que en la moderna slow-roll de la inflación, el origen de esta asimetría es una asimetría en la pequeña (Planck escala?) la semilla de la inflación, lo que fuera, inflados por un factor de $e^{60}$ o más. El inflaton potencial no debe ser constante si finalmente llegar a un mínimo y provocar el recalentamiento y la dirección de la gradiente termina la determinación de la dirección del flujo de Hubble. Ben Crowell la idea de chocar violentamente burbujas suena más como Guth la versión original de la inflación.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X