Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Астрономия -> Долгов А.Д. -> "Космология ранней Вселенной" -> 35

Космология ранней Вселенной - Долгов А.Д.

Долгов А.Д. Космология ранней Вселенной — Москва, 1988. — 199 c.
ISBN 5-211-00108-7
Скачать (прямая ссылка): kosmologiyaranneyvselennoy1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 85 >> Следующая

является результатом требования перенор-мируемости теории, основанной на
обмене массивными векторными бозонами. Потенциал для простейшего случая,
изображенного на рис. 17, можно записать в виде
соответствуют частицы с массой т=уг2ку,0.
В объединенных теориях электрослабых взаимодействий их зовут хиггсовскими
бозонами и обозначают Я (или /). Учет обмена хиггсовскими бозонами в
точности сокращает упомянутый выше рост амплитуд с энергией, связанный с
ненулевой массой W- и Z-бозонов, и, таким образом, хиггсовское поле
обеспечивает перенормируемость теории.
В эксперименте Я-бозоны до сих пор не обнаружены и их
У(ф) = -^-(ф2 -Фо)2-
(4.10)
Полю с лагранжианом вида
* Более подробно эти вопросы обсуждаются в гл. 6, § 1, посвященном
скалярному полю в плоском пространстве-временя.
78
5. КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ
масса неизвестна. Экспериментальное доказательство существования
хиггсовских бозонов является в настоящее время одной из центральных задач
в физике элементарных частиц.
Комплексное хиггсовское поле может образовывать интересные космологически
значимые объекты, так называемые вихревые нити. При спонтанном нарушении
симметрии в теории с потенциалом У(|ф|)=Л(|ф|2- ф2)2 фаза поля ф в
причиннонесвязанных точках различна и может оказаться так, что набег фазы
по замкнутому контуру будет отличен от нуля: Дф = 2я".. Это означает, что
образовался топологически стабильный объект - вихревая нить (точнее, п
нитей). В центре нити (ф)=0,. а на большом расстоянии |(ф)|=фо- Эти
объекты имеют микроскопические поперечные размеры ?~(УА,ф0)~1 и
макроскопические продольные. Они могут играть важную роль в образовании
крупномасштабной структуры Вселенной, являясь зародышами растущих
неоднородностей плотности.
Глава 5.
КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ
В теории ранней Вселенной и решении проблем горизонта,, плоскостности и
других чрезвычайно важную роль играет метрика де Ситтера, отвечающая
модели мира с экспоненциальным расширением. Метрика де Ситтера - это
однородное и изотропное решение уравнений ОТО в пустоте при наличии
космологической постоянной, называемой еще Л-членом. Он был введен в
уравнения гравитации Эйнштейном, чтобы получить стационарную
космологическую модель за счет компенсации гравитационного воздействия
материи и Л-члена. Когда выяснилось, что Вселенная расширяется, Эйнштейн
счел добавление Л-члена излишним. Однако сейчас мы убеждены в том, что на
ранней стадии расширение Вселенной все же определялось именно Л-членом
или каким-то имитирующим его состоянием материи.
Наблюдения показывают, что космологическая постоянная в современную эпоху
либо очень мала, либо вовсе равна нулю. С другой стороны, и квантовая
теория поля, и анализ фазовых переходов при остывании Вселенной
предсказывают для нее очень большую величину. Мы приходим таким образом к
проблеме космологической постоянной в теории поздней Вселенной.
§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
Не нарушая ни принципа общей ковариантности, ни сохранения энергии-
импульса, Z)"7V* = 0, в уравнения Эйнштейна
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
79
(3.21) можно ввести дополнительное слагаемое
+ Agm = 8nG7Vv, (5.1)
где константа А называется космологической постоянной. В отличие от
первых двух членов в левой части (5.1) слагаемое Aне исчезает, когда g"v
совпадает с метрическим тензором плоского пространства-времени. Этот член
выглядит как некая добавка к тензору энергии-импульса материи. Он ковари-
антно сохраняется, так как
Dag^O, (5.2)
и обладает тем замечательным свойством, что одинаково выглядит во всех
инерциальных системах координат. По этой причине величину А/8nG называют
еще плотностью энергии вакуума, так как вакуум не изменяется при
преобразованиях Лоренца. Квантовая теория дает глубокие физические
основания для такого названия. Дело в том, что в квантовой теории энергия
основного состояния - вакуума, вообще говоря, отлична от нуля. Среднее по
вакууму значение тензора энергии-импульса в плоском пространстве-времени
как раз пропорционально
7Vv = (вак| 7^v I вак) = рвак?цу. (5.3)
Подробнее мы вернемся к этому вопросу в § 4.
Заметим, что тензор энергии-импульса идеальной жидкости
(Р"Ьр)ЦцЩ Pgtiv (5.4)
при р = -р сводится к вакуумному тензору (5.3), т. е. вакуумный тензор
энергии-импульса (5.3) обладает упоминавшимся
выше свойством р=-р. Покажем теперь непосредственно, что •соотношение
р==-р не меняется при преобразованиях Лоренца. Это утверждение
практически очевидно, но мы проведем эти простые выкладки из-за большой
важности результата.
Компоненты тензора второго ранга, в частности Т^, преобразуются согласно
выражениям
^оо = (1-^2Г1 (Too-2vT'ol +V*T\0,
Гц = (1 -V2)-1 (T'u-2vToi +v2Tco)
при движении штрихованной системы К' вдоль оси Ох\ нештрихованной системы
К. Преобразования остальных компонент разбиваются на две группы:
компоненты Т22, Т23, Тгъ не преобразуются: Т22 = Т22, Т2а = Т23, Т33 =
Т'3з. К Другой группе принадлежат компоненты Т\2, Т\з, а также Гоь Т'оз и
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 85 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed