电磁真空起源的暗能量,暗物质,和天体物理学飞机

文摘

我们使用的半古典的版本关系范式的量子引力量子真空的尺度是由第二量子化的电磁场来证明一个虚拟光子场会影响爱因斯坦流形的几何进化或里奇孤波。这一现象提供了一个令人信服的解释天体物理学起源的飞机,宇宙常数,探测暗物质星系的一种手段。

1。介绍

在广义相对论(GR),重力是一个四维时空的曲率流形因物质的存在。这个描述重力使得天体的运动行为的准确的预测太阳系和宇宙尺度。值得注意的是,水星近日点的进动,夏皮罗延迟,确定精确的光偏转角度的太阳的引力场,引力红移,引力透镜效应,框架拖,黑洞和引力波。

在大尺度上,GR面临困难解释暗物质(DM)的物理起源和暗能量(DE)。DM和德是必要考虑大规模的宇宙结构和宇宙加速。在这种背景下,这个形容词“黑暗”是未知的同义词。这些未知的有力证据来自于普朗克20131,2)和数据从其他来源,如宇宙微波背景(CMB)辐射各向异性(3- - - - - -5),光学观测超新星Ia型(6,7),星系旋转曲线的观察(8,9),观测星系团动力学(10,11]。理解DM的本质和现代天体物理学和德是一个关键的挑战是缺乏进一步加剧了这种直接检测这些现象的物质成分的太空和地面实验(12,13]。德的本质理解的挑战已经导致大量的模型的主要的编纂Capozziello et al。14)如下:(1)的Λ清洁发展机制(Λ冷暗物质模型)(2)以一个恒定的状态方程模型(ω清洁发展机制或精华),来自与曲率标量场耦合(3)DE模型状态方程的参数化的力量例如石油测井参数化(4)DE模型中,德与清洁发展机制在恰普雷金气体模型(5)德因量子效应在Dvali-Gabadadze-Porrati(文章)模型及其现象学扩展(6) - - - - - -引力理论(7) - - - - - -引力理论

模型(1),(6)和(7)也用于描述DM。

GR在解释黑暗领域面临的挑战源于这样一个事实:GR解释引力时空的几何和排除的描述引力,的一个重要组成部分,它是量子真空。

幸运的是,一个有前途的新方法在描述引力的量子场提出了(15- - - - - -18]。在这里,我们有一个范式的几何语言GR的波函数语言翻译成量子场理论。在量子引力的关系范式,GR已经扩展到包括量子真空。这种模式的成功在于它自然解释德和DM和星系和宇宙演化方程来自第一原则。Nexus范式包括重力的量子真空的描述,在大尺度上,第二量子化的真空电磁场控制量子真空。的长度和时间尺度缩小到亚原子尺度,其他标准模型的量子领域开始主导高能量子真空交互描述这些微观尺度。

在本文中,我们应用半经典版本的关系范式探讨真空电磁场对爱因斯坦的影响繁殖,这种效应如何解释的谜喷气成因的黑洞和德和DM。这项研究的本质是一个扩展的研究进行17]。预赛已经写了读者不熟悉量子引力的关系范式以及包括一些改进和澄清从以前的出版物。

1.1。预赛

自重力GR的基本概念是描述使用时空几何的语言和量子场论(QFT)是深奥的波函数,然后,量子引力的问题因此寻求描述引力的量子场论的原则。寻求的几何描述微观世界使用GR是不可能的,因为在这些层面GR收益率无穷,这是一个确定的信号,这个理论已经达到极限。另一方面,量子场论可以提供洞察时空在无穷小的性质时空间隔。直接尝试应用量子场论的规则问题的量子引力在小尺度收益率无穷大时无穷大,比应用GR荒谬的情况。因此重力似乎nonquantizable,只接受一个经典的几何描述。

协调之路GR与量子场论建议作者需要考虑以下方面:(1)GR是最好理解为一个理论的直线弯曲时空,但爱因斯坦方程也可以解释为曲线在平坦的时空。采用后一种解释,一个人可以开始着手另一种通向量子引力自QFT理论建立在平坦的时空,曲线出现的历史求和费曼对量子场论的解读。此外,GR的里奇张量是可能的路径测试的平均粒子可以在引力场(2)其次的nonlocalizability引力能暗示了不确定性原理提供了一个重要的角色在制定一个有条理的量子重力理论

在量子引力的关系范式,我们开始量化过程通过考虑当地坐标在闵可夫斯基空间量子化的波包的时空和表达它们作为傅里叶积分如下:

在哪里

在这里,狄拉克矩阵,哈勃半径, 布洛赫能量本征态函数的四个波向量假定下面的量化值: 在哪里 。

这些时空量子化的波包至少四个半径等于普朗克长度和最大等于哈勃四个半径。的州来自哈勃四个半径比普朗克长度四个。布洛赫函数在每一个本征态的时空产生无限布拉维四个格子。

每个位移矢量是一个引力子,与脉冲四动量也可以表示为一个傅里叶积分 在哪里是四种基态势头。

four-space的波包基本上是一个粒子,可以设想为包络球对称肿块从量子真空的能量。这个真空能量可以以任何形式的字段描述粒子物理学的标准模型。在大尺度上,电磁场主导着量子真空,因为它是一个远程的领域而其他领域主要局限于极短的时空间隔。位移向量服从伽马矩阵的克利福德代数规则,因为这意味着一种内在的量子化的旋转。真空中的每个组件创建矢量根据off-shell海森堡测不准原理,这意味着一个角动量约束的 或半整数自旋。同时,组件进行依法洛伦兹变换: 在哪里是一个反对称 矩阵参数化转换。

因为每个组件4向量spin-half。所有四个半整数自旋的求和收益率综合引力子的总自旋为2。因此,玻色子在真空中创建根据角动量约束 。这个约束只允许玻色子的自旋为0,要创建1和2。

范数的平方四动量th引力子状态可以通过乘以计算方程的内积(3通过减少普朗克常数的平方): 在哪里哈勃常数( 年代¹),可以用宇宙常数来表示,作为

从方程(7),Nexus引力子可以被认为是一个紧凑的爱因斯坦流形或微不足道的里奇孤子的积极里奇曲率表达形式: 在哪里爱因斯坦张量的时空th州和是爱因斯坦的常数。方程(8)描绘了一个承包里奇孤子,参中解释。(16- - - - - -18),这是DM的本地化包真空能量在量子态。因此,DM是里奇孤子,应该表现出以下孤子特性:(1)这是一个局部块(真空)能量(2)它保留了形式而增长或减少(3)它保留了与另一个孤子碰撞后的速度和形式

第二个特性可以解释DM少星系的存在(19)由于快速衰减里奇孤子曾经笼罩一个星系。第三个特点解释了子弹状星系团的动态的观察(20.]。

德来自基态重子的发射,方程(8)成为

这是爱因斯坦的时空量子化的真空场方程。上面的方程描述了高能引力子发射一个基态重子。因此,里奇孤子衰变排放较低的量子态的基态重子。发现力的基态重子的发射,我们应用不确定性原理,考虑基态重子时间间隔等于哈勃时间和空间间隔等于哈勃半径。

因此,

因此,

这意味着基态重子的质量 graviton-induced加速度 。这种加速首次实证观察到米格罗姆从星系旋转曲线数据21]。米格罗姆指出,非牛顿动力学开始显化在这个关键加速度。这个关键加速度因此标志着一个过渡从古典到量子引力的政权。

如果引力子字段由重子的摄动方程(9)成为

从裁判。16),方程的解决方案(8)计算

上述指标方程描述了平弯worldlines时空。这个指标的一个显著特征是,不存在奇异性。在高能量的特点是微观尺度波长的Nexus引力子和高的值 ,worldline是直接和当地的坐标是高度紧凑或本地化。这方面也揭示了渐近自由在量子重力高值 ,重力(世界线曲率)消失渐近。因此,在高能量,graviton-graviton由于缺乏曲率的交互是不存在的。worldline开始大幅偏离直线轨迹在低能量下,其位置的不确定性大,引力子波长在宏观尺度有关。在时空的基态 ,我们注意到的度量特征方程(13)变得消极,worldline直。

如果我们比较方程的量化指标(13史瓦西度规,我们注意到

这个收益率时空的量子态之间的关系,重子内嵌的数量如下:

方程(15)显示一个家庭同心黑洞像球形表面的半径 与相应的轨道速度 。圆形轨道发生在最内层的稳定 或在一半的史瓦西半径暗示Nexus范式视界是大小在GR预测的一半。这个特点应该容易视界望远镜观察到。

基态能量转换从高能级轨道质量可以从方程(计算15),

这意味着自由下落质量从无穷远处将失去它的总能量,包括其剩余能量向视界时留下一个里奇孤子在基态。孤子是最后的对象合并的黑洞。黑洞的质量是衡量失踪质量就像一个缺电子的电子空穴是衡量。引力质量因此可以考虑真空能量的数量已经从一个地方流离失所的惯性质量。这一观点可以解释的结果(22)的强等效原理似乎违反了。也就是说,如果一些真空能量反馈到流离失所的位置,这是其他手段,那么引力质量变得小于该位置中惯性质量。因此,增加一个地方的真空能量密度衰减当地引力场的一种手段。

1.2。星系和宇宙运动学方程

解决方程(12)在弱场极限考虑引力子加速度

右边的第一项是牛顿重力加速度;第二项是一个径向加速度引起的时空中th量子态,最后一项是加速度由于动力学成为非牛顿。德

这些条件的世界线曲率由于重子被取消,由于德的存在。在这种情况下,

代替在方程(18)的收益率

这是重子的Tully-Fisher关系。条件允许DE消掉了曲率由于重子离开量子真空的状态的独特来源曲率。因此,条件(18)减少方程(17)

从这,我们获得以下星系和宇宙演化方程:

在这里,时空的曲率半径th量子态(同样的半径th状态Nexus引力子),是嵌入在对象的径向速度时空,然后呢是他们的径向加速度。放大的曲率半径随时间解释ultradiffuse星系的存在和大多数星系的螺旋形状。径向速度随时间的增加可以解释为什么早型星系组成的人口II恒星迅速旋转。方程(24)解释了后期数据宇宙加速始于一次条件(18)很满意。条件(18)也会导致环星系的形成等的Hoag对象(包括54559年)。戒指是星际介质的气体积累在拉格朗日轨迹所描述的条件(18)。鉴于中央物体的质量和内半径的戒指,一个可以计算加速度和找到它 。

方程(15)表明,黑色的洞,正如表面生成的重子是里奇孤子的存在th量子态:

光吃草每一个黑色的洞,正如表面所偏转一个角度 。

有趣的是,孤波的真空状态 德西特的拓扑结构而形成的重子是反德西特在哪里 。这是当一个替代品的术语对于每个孤立子方程的量化指标(13)。德西特孤子假设低能量子态与半径的增加而反德西特孤子假定高能量子态与半径的增加。

1.3。的协变正则量子化GR和纠缠的速度

在完整的量子理论,GR表达译成QFT的指标系数的布洛赫能量本征态函数如下:

然后真空的瑞奇流方程表达形式:

右边的词表明协变和逆变导数操作等指标系数,瑞奇流时用的布洛赫函数来表示

在哪里

微分算子在RHS纠缠,耦合系数, 是一个区域速度的速度纠缠的数值大约每秒5.2平方秒差距。

瑞奇流的重子表示为的存在

在哪里

因此,重子表现得像一个散热器和时空的真空状态作为热源。万有引力因此发生流动的时空一样热量从热源流向散热器。一个测试粒子重子流随着时空引力质量。

1.4。真空电磁场对紧凑的爱因斯坦流形

extravacuum励磁的电磁场的存在提升的能量状态的量子真空或真空期待值第二量子化的电磁场通过引入更多的虚拟光子外加场的区域。时空的量子状态将由一个额外的升高州

里奇孤子与印象extravacuum电磁场作用因此可以表示为

内积收益率

虚拟光子,电场和磁场的相位表明真空波动可以有以下条件不变的条件:

这些条件可以称为磁,null,或电。电动模式有负面能量密度就像宇宙常数。这表明,宇宙常数是一个产品的电真空电磁场的模式。

我们可以因此爱因斯坦场方程的半古典的形式表达形式:

第一个和最后一个的方程(36)可以被结合方程(25)和(32收益率)

在哪里 , ,和

在这里,的基态是第二量子化的电磁场在真空在大尺度上能量密度被认为是纯粹的电磁性质。德已经表示在基态的能量密度的真空电磁场。中词的贡献额外的虚拟光子领域的爱因斯坦流形。如果虚拟光子领域本质上是磁性的爱因斯坦流形将积极里奇曲率导致收缩和引起里奇孤子的引力。如果强烈电真空领域,里奇是负曲率和爱因斯坦流形扩张引起的时空驱逐黑暗voids-expanding补丁从他们的内部问题。这种效应也可以解释相对论飞机从黑洞和中子星在下一节中,我们将探索。

1.5。近场辐射视界

视界,时空的量子态 与方程(33)是减少到

extravirtual电磁场在两极的黑洞都来源于近场区域的电兴奋吸积盘。这些电励磁的动荡和圆盘振荡模式的结果。阀瓣被认为是辐射贴片阵列天线的制服修补分离 。离散化的吸积盘散发到辐射贴片与数值分析的复杂物理现象是一致的。不久的字段生成的贴片天线在半径然后用极坐标表示如下:

总近场电辐射 。

侧向/结束火贴片天线的辐射模式是集中在两极如图1。

对放射性地区形成相同的分离距离,半功率波束宽度

里奇在这些字段的存在变得流动

近场辐射主要是电动时,指标展开如下:

在电动模式下虚拟光子密度的增加变弱引力场和瑞奇流如下:

在哪里 和黑洞的质量。

协变和逆变导数的方程(43当表达的规范形式

这表明4-momentum差距或获得的 衰减极地引力势阱。这个衰减将允许横向重力压力内爆吸积物质并释放通过极地地区重力压力较弱。内爆反过来集中字段将极地地区引入强磁模式。强烈的字段然后合同指标和极地区域的重力压力增加。因此,指标发生导致周期性的振荡射流爆发以及振荡在视界的大小。如果以下条件 从方程(43)是满足飞机可以逃到无穷。因此,对于飞机激活发生,虚拟光子领域必须在电动模式和磁模式衰减状态。

2。讨论

通过假设量子真空的能量是在大尺度上电磁,我们设法表达DM和德的表现底层电磁场量子化,时空和重力从这个领域涌现现象。因此,德和DM的检测需要在大尺度上检测潜在的电磁场使用高度敏感synchroton辐射探测技术。我们还表明,神秘的天体物理现象飞机可以来自虚拟光子的近场聚焦在黑洞极地导致扩张或收缩的时空度规导致飞机激活。

3所示。结论

糖尿病和德理解的本质是现代天体物理学的一个关键挑战。几乎所有修改引力理论试图解释黑暗领域的性质通过修改爱因斯坦方程的几何描述。这些尝试隐藏的缺陷在大尺度上是假设重力只能被描述的几何和量子引力只能体现在非常小的尺度上。DM和德关系范式是一个大规模的量子引力的表现。因此,量子引力的本质开辟了新的视角和DM和喷气成因必须进一步追求自然揭示更多隐藏的对称性。

数据可用性

没有数据可用。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感激地赞赏的资助和支持项目在深时间技术先进Aerospacetime概念。

引用

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