Et irriterende problem… KVANTEMEKANIKK (partikler og bølger) GENERELL RELATIVITETSTEORI (tidrom)
Hierarkiproblemet (I)
Gravitasjonskraften er svak! gravity EM Strength r
Hierarkiproblemet (II) Rett etter Big Bang må alle kreftene ha oppført seg som én kraft Streng Teori: Partikkel = 1-D vibrerende streng Gravitasjon på kvantenivå Samle naturkreftene i en teori Gravitasjonskraften er like sterk som de andre kreftene! Må bare studere G-kraften ved små nok distanser
Hierarkiproblemet (III) Hvor små? Planck lengden (1019 ganger mindre enn et atom) Hvordan? Partikkelkollisjoner ~ 1016 TeV CERN: LHC ~ 14 TeV UMULIG!
Ekstra dimensjoner – en mulig løsning? SUSY gravitasjon strenger EKSTRA DIMENSJONER partikler kvantefysikk kosmologi
Ekstra dimensjoner - hovedideen Det tradisjonelle bildet Det nye bildet
Ekstra dimensjoner – en rask historie (I) Ideen har sitt opphav i vår søken etter en teori som forener alle kreftene i naturen 1860-årene, Maxwell: ELEKTRISITET + MAGNETISME = ELEKTROMAGNETISME 1920-årene, Theodor Kaluza og Oscar Klein: Maxwell EM U(1) gauge symmetri Einstein GR Lorentz symmetri Geometrisk teori med én ekstra dimensjon 5D Lorentz symmetri
Ekstra dimensjoner – en rask historie (II) Men hvis den ekstra dimensjonen er sammenrullet (”kompaktifisert”) U(1) gauge sym (EM) 4D Lorentz sym (GR) Liten interesse frem til 1970/1980 SUSY Streng Teori Partikler byttet ut med 1-D vibrerende strenger Partikkel = bestemt vibrasjonsmodus Graviton : Gravitasjonen er automatisk inkludert
Ekstra dimensjoner – en rask historie (III) 1980-årene: SUSY + ST = SUPERSTRENGTEORI Spesiell gauge-sym: stor nok til å samle alle kreftene! Gravitasjon på kvantenivå Men… 7 ekstra dimensjoner som er kompaktifisert (10-35 m)
Braneworlds Våren 1998: Arkani-Hamed, Dimopolous og Dvali (ADD) …kanskje G-kraften er den eneste kraften som merker de ekstra dimensjonene
Gravitasjonskraften blir sterkere! gravity EM Strength r … 1/mstrong
Hvor store er de ekstra dimensjonene? Rn 1 ~1013 m Solsystemet 2 ~1 mm 3 10 nm Molekyl 4 10-11 m Atom 5 10 fm Atomkjerne Newton’s lov er testet ned til ca. 0.15 mm
MIKROSKOPISKE SORTE HULL
Mikropskopiske sorte hull NYT 11/09/01
Sorte Hull i partikkelkollisjoner For hver kollisjon er det en rS Hvis rs< R (4+n)D sort hull Når MBH så rs Ingenting kan unnslippe event horisonten Overflaten kan ikke bli mindre! Overflaten = mål på entropien Entropi Temperatur Stråling …men ikke en gang lys kan unnslippe et sort hull!
Fordampning (I) Steven Hawking (1974): Studerte kvantefelt rundt sorte hull Sorte hull fordamper ved å stråle partikler!
Fordampning (II)
Henfall av sorte hull Levetid ~ 10-26 s BHjet + lepton + +…