引力光子

科技工作者之家  |   2020-11-17 18:15

在理论物理学中,引力光子(英语:graviphoton 或 gravivector)是一种假想的粒子,它出现于卡鲁扎-克莱因理论中,被看作是度规张量(引力场)在高于四维的时空中的激发。

简介其关键的物理性质与一个(有质量的)光子相类似:它诱导产生某种“矢量力”,有时称为“第五种力”。电磁四维势代表着度规张量多出来的一个分量,这里的数字5表明有一个多出来的的维度,也就是第五维。

在拥有额外的超对称性(额外超引力理论)的引力理论中,引力光子一般被认为是引力子的超对称粒子,且其性质类似于光子,会倾向于与引力的强度相耦合。这一发现作出于20世纪70年代后期。与引力子不同的是,它所提供的可能是一种排斥力(同时也有吸引力),也就是某种意义上的反重力。在某些特殊情况下,某些理论——一般是由五维理论降维而来的理论——认为,它在静态极限下或许能完全抵消引力。Joël Scherk讨论了这种现象的半真实性,进而开启了关于这一现象的一系列研究。1

卡鲁扎-克莱因理论物理学中,卡鲁扎-克莱因理论Kaluza–Klein theory,有时简称为KK theory) 是一个试图统一重力与电磁两大基本力的理论模型。此理论最初由数学家西奥多·卡鲁扎于1921年所发表。他将广义相对论推广到五维的时空。 所得方程式可以分成好几组方程式,其中一个与等价于爱因斯坦场方程式,另外一组方程式则等价于描述电磁场的马克士威方程组。 此外,还多出一个标量场——五维度规张量之分量{\displaystyle g_{55}},其对应粒子称之为“辐子(暂译)”(radion)。1

度量张量在黎曼几何里面,度量张量(英语:Metric tensor)又叫黎曼度量,物理学译为度规张量,是指一用来衡量度量空间中距离,面积及角度的二阶张量。1

第五种力现代物理学认为有四种基本作用力存在。然而,物理学中并没有一个公认的统一理论,因此偶尔物理学家们也会假定存在一个额外的基本力——第五种力。大多数物理学家假定第五种力大约和引力的强度相近(也就是说,比电磁力和核力弱得多),而其力程则从一毫米到宇观尺度不等。2

超对称粒子在粒子物理学里,超对称粒子超伴子是一种以超对称联系到另一种较常见粒子的粒子。在这物理理论中,每种费米子都应有一种玻色子“拍档”(费米子的超对称粒子),反之亦然。没有“破缺”的超对称预测:一颗粒子和其超对称粒子都应有完全相同的质量。至今仍然没有标准模型粒子的超对称粒子被发现。这可能表示超对称理论是错误的,或超对称并不是一种“不破”的对称性。如果超对称粒子被发现,其质量会决定超对称破裂时的尺度

就实标量的粒子(如轴子)而言,它们有一个费米子超对称粒子,也有一个实标量场。

在延伸的超对称里,一种特定粒子可能会有多于一个超对称粒子。举例,在四维空间里,一个光子会有两个费米超对称粒子和一个标量超对称粒子。

在零维的情况下(常被称作矩阵力学),有可能存在超对称,但没有超对称粒子。然而,这只有在当超对称性不包含超对称粒子的情况下才成立。2

超引力在理论物理学中,超引力Supergravity,SUGRA)是一种结合了超对称和广义相对论原理的场论。两者结合表明,在超引力理论中,超对称是一种局域对称性(这点与非引力超对称理论例如最小超对称标准模型相反)。因为超对称(SUSY)的生成元会与庞加莱群相结合形成复杂的超庞加莱代数,超引力理论能够很自然地从超对称性产生出来。2

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所