科学革命の構造 、科学の哲学者であるトーマス・クーンは、科学者が小さな一歩を踏み出すのに長い時間を費やしていることを観察しました.それらは、クーンがパラダイムと呼んだ固定された世界観または理論的枠組み内ですべてのデータを集合的に解釈しながら、パズルを提示して解決します。しかし、遅かれ早かれ、現存するパラダイムと衝突する事実が明らかになります。危機が迫る。科学者たちは手を握り、自分たちの仮定を再検討し、最終的には新しいパラダイム、根本的に異なる、より真実の自然理解への革命的なシフトを行います。その後、段階的な進行が再開されます。
数年間、自然の基本的な構成要素を研究する素粒子物理学者は、教科書的なクーニアン クライシスに陥っています。
危機は 2016 年に否定できなくなりました。大規模なアップグレードにもかかわらず、ジュネーブの大型ハドロン衝突型加速器は、理論家が何十年も期待していた新しい素粒子をまったく呼び起こさなかったのです。追加の粒子の群れは、すでに知られている有名なヒッグス粒子に関する主要な謎を解いたでしょう。パズルと呼ばれる階層問題は、なぜヒッグス粒子がこれほど軽量なのかを問うもので、自然界に存在する最高のエネルギー スケールよりも 1 億分の 1 も軽いのです。ヒッグス質量は、その値を決定する基礎となる方程式の膨大な数がすべて奇跡的に相殺されるかのように、これらのより高いエネルギーに比べて不自然に縮小されているように見えます.
余分な粒子は小さなヒッグス質量を説明し、物理学者が「自然性」と呼ぶものを方程式に復元したでしょう。しかし、LHC が 3 番目で最大のコライダーになり、それらを無駄に探し出した後、自然界で何が自然であるかについての論理そのものが間違っている可能性があるように思われました。 LHCを収容する研究所であるCERNの理論部門の責任者であるGian Giudiceは、次のように書いています。 2017.
最初、コミュニティは絶望的でした。カリフォルニア大学サンタバーバラ校のカブリ理論物理学研究所の素粒子理論家で、当時大学院生だったイザベル・ガルシア・ガルシアは、「悲観論を感じることができた」と語った。 100 億ドルの陽子粉砕機が 40 年前の疑問に答えられなかっただけでなく、長い間素粒子物理学を導いてきた信念と戦略そのものがもはや信頼できなくなりました。人々は、宇宙が単に不自然なのか、微調整された数学的キャンセルの産物なのか、以前よりも大きな声で疑問に思いました.おそらく、ランダムにダイヤルされたヒッグス質量やその他のパラメーターを持つ宇宙の多元宇宙があり、私たちがここにいるのは、私たちの宇宙の独特の特性が原子、星、惑星、そして生命の形成を促進するからです.この「人為的な議論」は、おそらく正しいかもしれませんが、イライラするほど検証できません。
多くの素粒子物理学者は、「パズルが階層問題ほど難しくなっていない」他の研究分野に移行したと、UCSB の理論物理学者 Nathaniel Craig は述べています。
何十年も前の仮定を精査する作業を続けた人もいます。彼らは、不自然に微調整されているように見える自然の顕著な特徴について新たに考え始めました。ヒッグス粒子の小さな質量と、宇宙自体の不自然なほど低いエネルギーに関係する一見無関係なケースの両方です。 「本当に根本的な問題は、自然性の問題です」とガルシア ガルシアは言いました。
彼らの内省は実を結んでいます。研究者は、自然性に関する従来の推論の弱点と見なすものにますます焦点を合わせています。それは、古代ギリシャ以来、科学的見解に焼き付けられてきた、一見無害な仮定に基づいています。大きなものは、より小さく、より基本的なもので構成されています。これは、還元主義として知られている考え方です。ニュージャージー州プリンストンにある高等研究所の理論家であるニマ・アルカニ・ハメドは、「還元主義パラダイムは…自然性の問題に組み込まれています」と述べています。
現在、ますます多くの素粒子物理学者が、自然性の問題と、大型ハドロン衝突型加速器でのゼロの結果が還元主義の崩壊に結びついている可能性があると考えています。 「これでゲームのルールが変わるのではないか？」アルカニ・ハメドは言った。最近の多くの論文で、研究者は還元主義を風に投げかけました。彼らは、大きな距離スケールと小さな距離スケールが共謀し、還元主義者の観点から見ると不自然に微調整されているように見えるパラメータの値を生成する新しい方法を模索しています.
「これを危機と呼ぶ人もいます。それには悲観的な雰囲気がありますが、私はそのようには感じません」とガルシア・ガルシアは語った. 「何か深遠なことに取り組んでいるように感じる時です。」
自然さとは
ラージ ハドロン コライダーは、1 つの重要な発見を行いました。2012 年に、17 の既知の素粒子を記述する素粒子物理学の標準モデルとして知られる 50 年前の一連の方程式のキーストーンであるヒッグス ボソンをついに発見しました。
ヒッグス粒子の発見により、標準モデルの方程式に書かれている魅力的なストーリーが確認されました。ビッグバンの直後、ヒッグス場と呼ばれる空間に浸透する存在が突然エネルギーを注入されました。このヒッグス場は、場のエネルギーのために質量を持つ粒子であるヒッグス粒子でパチパチ音をたてます。電子、クォーク、およびその他の粒子が空間を移動すると、それらはヒッグス粒子と相互作用し、このようにして質量も獲得します。
1975 年に標準モデルが完成した後、その設計者はすぐに問題に気付きました。
ヒッグス粒子が他の粒子に質量を与えると、すぐに元に戻します。粒子の塊が一緒に揺れます。物理学者は、相互作用する各粒子の項を含むヒッグス粒子の質量の方程式を書くことができます。すべての巨大な標準モデル粒子が方程式に項を与えますが、貢献するのはこれらだけではありません。ヒッグス粒子は、重力の量子的性質、ブラック ホール、ビッグバンに関連するエネルギー レベルであるプランク スケールの現象まで、より重い粒子と数学的に混ざり合う必要があります。プランクスケールの現象は、実際のヒッグス質量のおよそ 1 億倍の巨大なヒッグス質量に寄与するはずです。単純に言えば、ヒッグス粒子は同じくらい重いので、他の素粒子も同様に強化されると考えるでしょう。粒子は重すぎて原子を形成できず、宇宙は空になります.
ヒッグス粒子が莫大なエネルギーに依存しているにも関わらず非常に軽いものになるためには、その質量に対するプランクの寄与の一部が負であり、他のものは正であり、それらはすべて正確に相殺するために適切な量に調整されていると仮定する必要があります。 .このキャンセルになんらかの理由がない限り、それはばかげているように思えます — 空気の流れとテーブルの振動が互いに相殺して鉛筆の先端のバランスを保つのと同じくらいありそうにありません。この種の微調整された相殺は、物理学者は「不自然」とみなします。
数年以内に、物理学者は整然とした解決策を発見しました。それは、超対称性、つまり自然の素粒子が 2 倍になるという仮説です。超対称性は、すべてのボソン (2 種類の粒子のうちの 1 つ) にはパートナーのフェルミ粒子 (もう一方の種類) があり、その逆も成り立つと言います。ボソンとフェルミオンは、それぞれヒッグス質量に正と負の項を与えます。したがって、これらの用語が常にペアになっていると、常にキャンセルされます。
超対称パートナー粒子の探索は、1990 年代に大型電子陽電子衝突型加速器で始まりました。研究者は、粒子が標準モデルのパートナーよりもわずかに重く、物質化するにはより多くの生のエネルギーが必要であると想定したため、粒子をほぼ光速まで加速し、それらを粉砕し、破片の間で重い幻影を探しました.
一方、別の自然性の問題が表面化しました。
空間の構造は、たとえ物質がなくても、エネルギーで焼けるように見えます。それは、それを通り抜けるすべての量子場の正味の活動です。素粒子物理学者が宇宙のエネルギーへのすべての推定寄与を合計すると、ヒッグス質量の場合と同様に、プランクスケールの現象からのエネルギーの注入がそれを爆破するはずであることがわかります。アルバート・アインシュタインは、彼が宇宙定数と呼んだ空間のエネルギーが重力反発効果を持つことを示しました。それは空間をますます速く膨張させます。宇宙にプランクの密度のエネルギーが注入されていたとしたら、宇宙はビッグバンの直後に分裂していたでしょう。しかし、これは実現していません。
代わりに、宇宙学者は、宇宙の膨張がゆっくりと加速しているだけであることを観察しており、宇宙定数が小さいことを示しています。 1998 年の測定では、その値はプランク エネルギーの 100 万分の 1 であることが示されました。ここでもまた、宇宙定数の方程式における膨大なエネルギーの注入と抽出のすべてが完全に相殺され、空間が不気味なほど穏やかになるようです。
これらの大きな自然性の問題はどちらも 1970 年代後半までに明らかになりましたが、何十年もの間、物理学者はそれらを無関係なものとして扱ってきました。 「これは、人々がこれについて統合失調症になった段階でした」と Arkani-Hamed は言いました。宇宙定数の問題は、宇宙のエネルギーがその重力効果によってのみ検出されるため、重力の神秘的な量子的側面に潜在的に関連しているように思われました。 Arkani-Hamed 氏によると、ヒエラルキーの問題は「細かい部分の問題」のように見えました。これは、過去の 2 つまたは 3 つの問題と同様に、最終的にいくつかの欠けているパズルのピースが明らかになるような問題です。ジュディツェがその不自然な軽さを呼んだ「ヒッグス病」は、LHC にある数個の超対称性粒子では治せないものではありませんでした。
後から考えると、この 2 つの自然性の問題は、より深い問題の症状のように思えます。
「これらの問題がどのように発生するかを考えるのは有益です」とガルシア・ガルシアは、今年の冬にサンタバーバラからの Zoom 通話で述べました。 「ヒエラルキーの問題と宇宙定数の問題は、私たちが宇宙の特定の特徴を理解しようとしている質問に答えるために使用しているツールが原因の 1 つです。」
正確な還元主義
物理学者は、ヒッグス質量と宇宙定数への寄与を正直に集計する面白い方法で来ます。計算方法は、自然界の奇妙な入れ子人形構造を反映しています。
何かにズームインすると、実際には小さなものがたくさんあることがわかります。遠くから見ると銀河のように見えるものは、実際には星の集まりです。各星は多くの原子です。原子はさらに分解して、亜原子部分の階層的な層になります。さらに、より短い距離スケールにズームインすると、より重く、よりエネルギーの高い素粒子と現象が見えます。これは、高エネルギー粒子コライダーが宇宙で顕微鏡のように機能する理由を説明する、高エネルギーと短距離の間の深いつながりです。高エネルギーと短距離の関係には、物理学全体で多くのアバターがいます。たとえば、量子力学では、すべての粒子も波であると言います。粒子の質量が大きいほど、関連する波長が短くなります。それについて考える別の方法は、より小さな物体を形成するためにエネルギーがより密に詰め込まれなければならないということです.物理学者は、低エネルギーの長距離物理学を「IR」と呼び、高エネルギーの短距離物理学を「UV」と呼び、光の赤外および紫外波長との類推を引き出します。
1960 年代と 70 年代に、素粒子物理学者のケネス ウィルソンとスティーブン ワインバーグは、自然の階層構造の非常に注目すべき点を指摘しました。これにより、「本当の」ことを知らなくても、関心のある大きな IR スケールでの進行を説明することができます。より微視的な UV スケールで起こっています。たとえば、H2 の複雑なダイナミクスを無視して、水を滑らかな流体として扱う流体力学的方程式で水をモデル化できます。 O分子。流体力学的方程式には、水の粘度を表す項が含まれます。これは、IR スケールで測定できる単一の数値であり、UV で発生するすべての分子相互作用をまとめたものです。物理学者は、IR スケールと UV スケールは「切り離されている」と述べています。これにより、プランク スケール (1 兆分の 1 兆分の 1 センチメートルに相当する究極の UV スケール) で何が起こっているかを知らなくても、世界のさまざまな側面を効果的に説明できます。または 100 億億ギガ電子ボルト (GeV) のエネルギーであり、時空の構造そのものがおそらく別のものに溶解します。
スイス連邦工科大学ローザンヌ校の理論物理学者 Riccardo Rattazzi は、次のように述べています。
ウィルソンとワインバーグは、素粒子物理学者が入れ子人形の世界のさまざまなレベルをモデル化するために使用するフレームワークの一部である有効場理論を別々に開発しました。自然性の問題が生じるのは EFT のコンテキストです。
EFT は、特定の範囲のスケールで系 (陽子と中性子の束など) をモデル化します。陽子と中性子をしばらく拡大すると、陽子と中性子のように見えます。その範囲でのダイナミクスを「カイラル有効場理論」で説明できます。しかしその後、EFT はその「UV カットオフ」に到達します。これは、EFT がシステムの効果的な説明をしなくなる近距離の高エネルギー スケールです。たとえば、1 GeV のカットオフでは、陽子と中性子が単一粒子のように振る舞うのをやめ、代わりにクォークのトリオのように振る舞うため、カイラル有効場理論は機能しなくなります。別の理論が始まります。
重要なのは、EFT が UV カットオフで分解するのには理由があります。カットオフは、その理論に含まれていない新しい高エネルギー粒子または現象が発見されなければならない場所です。
EFT は、操作範囲内で、これらの未知の効果を表す「補正」を追加することにより、カットオフ未満の UV 物理を説明します。これは、流体方程式に粘度項があり、短距離の分子衝突の正味の効果を捉えているのと同じです。物理学者は、これらの修正を記述するために、実際の物理学がカットオフにあることを知る必要はありません。カットオフ スケールを、効果の大きさの概算として使用しているだけです。
通常、関心のある IR スケールで何かを計算している場合、UV 補正は小さく、カットオフに関連付けられた (比較的小さい) 長さスケールに比例します。しかし、EFT を使用してヒッグス質量や宇宙定数 (質量やエネルギーの単位を持つもの) などのパラメーターを計算する場合は、状況が変わります。次に、(適切な単位を使用するために) カットオフに関連付けられた長さではなくエネルギーに比例するため、パラメータに対する UV 補正は大きくなります。長さは短いですが、エネルギーは高いです。このようなパラメータは「UV センシティブ」と言われています。
自然性の概念は、1970 年代に有効場理論自体とともに、EFT がどこで遮断されなければならないか、したがってどこに新しい物理学が存在しなければならないかを特定するための戦略として登場しました。ロジックは次のようになります。質量またはエネルギー パラメータのカットオフが高い場合、その値は当然大きくなり、すべての UV 補正によって高くなります。したがって、パラメータが小さい場合、カットオフ エネルギーは低くなければなりません。
一部の評論家は、自然さを単なる美的嗜好として片付けました。しかし、戦略が自然についての正確で隠された真実をいつ明らかにしたかを指摘する人もいます。 「その論理は機能します」と、その論理を再考する最近の取り組みのリーダーであるクレイグは言いました。自然性の問題は、「状況が変化し、新しいものが出現する場所への道しるべでした。」
自然にできること
1974 年、「自然性」という用語が造られる数年前に、メアリー K. ガイヤールとベン リーは、チャーム クォークと呼ばれる当時の仮想粒子の質量を予測するために、この戦略を見事に利用しました。 「彼女の予測の成功と階層問題との関連性は、私たちの分野では非常に過小評価されています」とクレイグは言いました.
1974 年の夏、Gaillard と Lee は 2 つの kaon 粒子 (クォークの複合体) の質量の違いについて頭を悩ませていました。測定差は小さかった。しかし、彼らが EFT 式でこの質量差を計算しようとしたとき、その値が爆発する危険があることに気付きました。 kaon の質量差には質量単位があるため、UV に敏感であり、カットオフで未知の物理学から生じる高エネルギー補正を受けます。理論のカットオフは知られていませんでしたが、当時の物理学者は、それが非常に高くなることはあり得ないと推論しました。さもなければ、結果として生じるカオンの質量差は、補正に比べて奇妙に小さく見えるでしょう。物理学者が今言っているように、不自然です。 Gaillard と Lee は、新しい物理学が明らかになる場所である EFT の低カットオフ スケールを推測しました。彼らは、チャーム クォークと呼ばれる最近提案されたクォークは、質量が 1.5 GeV 未満である必要があると主張しました。
チャーム クォークは 3 か月後に出現し、重さは 1.2 GeV でした。この発見は、11 月革命として知られる理解のルネッサンスをもたらし、すぐに標準モデルの完成につながりました。最近のビデオ通話で、現在 82 歳の Gaillard は、このニュースが報じられたとき、CERN を訪問していたヨーロッパにいたことを思い出しました。リーは彼女に電報を送りました:チャームが見つかりました.
このような勝利により、多くの物理学者は、階層問題も標準モデルの粒子よりもそれほど重くない新しい粒子を予告するはずであると確信するようになりました.標準モデルのカットオフがプランク スケール (標準モデルは量子重力を考慮していないため、標準モデルが失敗することを研究者が確実に知っている場所) に近い場合、ヒッグス質量に対する UV 補正は非常に大きくなり、その軽さは不自然になります。 .ヒッグス粒子自体の質量をはるかに超えていないカットオフは、ヒッグスをカットオフから生じる補正と同じくらい重くし、すべてが自然に見える. 「この選択肢は、過去 40 年間にヒエラルキーの問題に対処するために行われてきた作業の出発点でした」と Garcia Garcia 氏は述べています。 「人々は、超対称性や [ヒッグス粒子の] 複合性など、自然界では実現されていない素晴らしいアイデアを思いつきました。」
ガルシア ガルシアは、2016 年にオックスフォード大学で素粒子物理学の博士号を取得して数年が経過したとき、計算が必要であることが明らかになりました。 「その時、これらの問題を議論する際に通常は取り入れない、欠けているこの要素、つまり重力にもっと興味を持つようになりました。これは、量子重力には有効場の理論からわかる以上のものがあるという認識です。」
重力がすべてを混ぜ合わせる
理論家たちは 1980 年代に、重力は通常の還元主義のルールには当てはまらないことを学びました。 2 つの粒子を激しく衝突させると、そのエネルギーが衝突点に集中するため、ブラック ホールが形成されます。この超重力の領域では、何も逃げることができません。粒子をさらに強く打ち合わせると、より大きなブラック ホールが形成されます。より多くのエネルギーを使用しても、より短い距離を見ることはできなくなります。まったく逆です。強打すればするほど、結果として見えない領域が大きくなります。ブラックホールとその内部を説明する量子重力理論は、高エネルギーと短距離の間の通常の関係を完全に逆転させます。 「重力は反還元主義者です」と、ニューヨーク大学の物理学者セルゲイ・デュボフスキーは言いました。
量子重力は自然の構造をもてあそんでいるようで、EFT を駆使する物理学者が慣れ親しんできた入れ子になったスケールのきちんとしたシステムをあざ笑っています。クレイグは、ガルシア・ガルシアと同様に、LHC の探索が空になるとすぐに、重力の影響について考え始めました。ヒエラルキーの問題に対する新しい解決策をブレインストーミングしようとして、Craig は、CERN の理論家である Giudice による自然性に関する 2008 年のエッセイを読み直しました。彼は、ジュディツェが宇宙定数問題の解決策に「赤外線効果と紫外線効果の複雑な相互作用」が関係している可能性があると書いたとき、何を意味しているのか疑問に思い始めました。 IR と UV が複雑な相互作用をしている場合、それは有効場の理論が機能することを可能にする通常のデカップリングに逆らいます。 「『UV-IR 混合』などをググったところです」と Craig 氏は言い、それが 1999 年の興味深い論文につながりました。
UV-IR 混合は、EFT の還元主義スキームを破ることにより、自然性の問題を解決する可能性があります。 EFT では、ヒッグス質量や宇宙定数などの量が UV に敏感であるにもかかわらず、どういうわけか爆発しない場合、自然性の問題が発生します。まるで、すべての UV 物理学の間にそれらの IR への影響を無効にする陰謀があるかのようです。 「有効場理論の論理では、その可能性を無視します」とクレイグは説明しました。還元主義は、IR 物理学は UV 物理学から生じることを教えてくれます — 水の粘度はその分子動力学に由来し、陽子はその内部クォークからその特性を取得し、ズームインすると説明が明らかになります — 決してその逆ではありません. UV は IR によって影響を受けたり、説明されたりしないため、「[UV 効果] は、非常に異なるスケールでヒッグスのために物事をうまく機能させる陰謀を持つことはできません。」
Craig が現在尋ねている質問は、「有効場の理論の論理が崩壊する可能性はありますか?」というものです。おそらく、説明は実際には UV と IR の間で双方向に流れる可能性があります。 「これは完全に楽勝というわけではありません。なぜなら、重力がそうすることがわかっているからです」と彼は言いました。 「重力は、短距離、長距離のすべての長さスケールで物理学を混合するため、通常の EFT 推論に違反します。そうすることで、この方法で抜け出すことができます。」
UV-IR 混合が自然さをどのように救うか
UV-IR 混合とそれが自然性の問題をどのように解決するかについてのいくつかの新しい研究は、1999 年に発表された 2 つの論文を参照しています。イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の教授である Draper 氏の最近の研究は、1999 年の論文の 1 つが中断したところから始まります。
Draper と彼の同僚は、99 年の論文の著者である Andrew Cohen、David B. Kaplan、および Ann Nelson にちなんで名付けられた CKN バウンドを研究しています。著者らは、粒子を箱に入れて加熱すると、箱が崩壊してブラックホールになる前に、粒子のエネルギーをそれほど増加させることができないと考えました。彼らは、箱が崩壊する前に箱に収まる高エネルギー粒子状態の数は、あなたが考えるかもしれない箱の体積ではなく、箱の表面積の 4 分の 3 乗に比例すると計算しました。彼らは、これが奇妙な UV-IR 関係を表していることに気付きました。 IR スケールを設定するボックスのサイズは、ボックス内の高エネルギー粒子状態 (UV スケール) の数を厳しく制限します。
彼らは、同じ境界が宇宙全体に適用される場合、宇宙定数の問題が解決されることに気付きました。このシナリオでは、観測可能な宇宙は非常に大きな箱のようなものです。そして、それが含むことができる高エネルギー粒子状態の数は、宇宙の (はるかに大きい) 体積ではなく、観測可能な宇宙の表面積の 4 分の 3 乗に比例します。
これは、宇宙定数の通常の EFT 計算が単純すぎることを意味します。その計算は、宇宙の構造にズームインすると高エネルギー現象が現れ、これが宇宙のエネルギーを爆破するはずだということを物語っています。しかし、CKN の限界は、EFT 計算が想定するよりもはるかに少ない高エネルギー活動が存在する可能性があることを意味します。つまり、粒子が占有できる高エネルギー状態が非常に少ないことを意味します。 Cohen、Kaplan、Nelson は簡単な計算を行い、私たちの宇宙のサイズの箱の場合、それらの境界は観測された宇宙定数の小さな値を多かれ少なかれ正確に予測することを示しました.
彼らの計算は、宇宙定数などの宇宙全体の IR 特性を見たときに明らかになる方法で、大きなスケールと小さなスケールが互いに相関している可能性があることを示唆しています。
Draper と Nikita Blinov は、昨年別の大雑把な計算で、CKN 境界が観測された宇宙定数を予測することを確認しました。彼らはまた、小規模な実験での EFT の多くの成功を台無しにすることなくそうすることを示しました.
CKN 境界では、UV と IR が相関している理由はわかりません。つまり、ボックスのサイズ (IR) が、ボックス内の高エネルギー状態の数 (UV) を厳しく制限しているからです。そのためには、おそらく量子重力を知る必要があります。
他の研究者は、量子重力の特定の理論であるひも理論で答えを探しました。昨年の夏、ひも理論家のスティーブン アベルとキース ディーンズは、ひも理論における UV-IR 混合が、階層と宇宙定数の問題の両方にどのように対処できるかを示しました。
ひも理論は、重力とその他すべての基本理論の候補であり、すべての粒子は、拡大すると小さな振動するひもであると考えています。光子や電子などの標準モデル粒子は、基本ストリングの低エネルギー振動モードです。しかし、弦はさらにエネルギー的に小刻みに動くこともあり、より高いエネルギーを持つ弦の状態の無限のスペクトルを生じさせます。この文脈における階層問題は、ヒッグスを保護する超対称性のようなものがない場合、なぜこれらのひも状態からの修正がヒッグスを膨張させないのかを問うものです。
Dienes と Abel は、モジュラー不変と呼ばれるストリング理論の異なる対称性のために、IR から UV までの無限スペクトル内のすべてのエネルギーでのストリング状態からの補正が、ちょうど正しい方法で相殺されるように相関し、両方のヒッグス質量を維持すると計算しました。そして宇宙定数は小さい。研究者たちは、低エネルギーの弦状態と高エネルギーの弦状態の間のこの陰謀は、そもそもヒッグス質量とプランク エネルギーがこれほど広く離れている理由を説明するものではなく、そのような分離が安定しているということだけを説明していると指摘しました。それでも、Craig の意見では、「それは本当に良いアイデアです。」
新しいモデルは、UV-IR ミキシング アイデアの成長するグラブ バッグを表しています。 Craig の攻撃の角度は、高等研究所の著名な理論家である Nathan Seiberg と 2 人の共著者による 1999 年の別の論文にまでさかのぼります。彼らは、空間を満たすバックグラウンド磁場がある状況を研究しました。ここで UV-IR 混合がどのように発生するかの要点をつかむために、反対に荷電された粒子のペアがバネによって取り付けられ、磁場に垂直に空間を飛んでいると想像してください。フィールドのエネルギーを大きくすると、荷電粒子が加速して分離し、バネが伸びます。このおもちゃのシナリオでは、エネルギーが高いほど距離が長くなります。
Seiberg とその会社は、この状況での UV 補正には、IR が UV で起こることに影響を与えるように、還元主義者の矢がどのように回転するかを示す独特の特徴があることを発見しました。このモデルは現実的ではありません。実際の宇宙には背景の方向性を課す磁場がないからです。それでも、Craig は階層問題の解決策としてそのようなものが機能するかどうかを調査しています.
Craig、Garcia Garcia、Seth Koren はまた、弱重力予想と呼ばれる量子重力に関する議論が、もし本当なら、ヒッグス質量とプランク スケールの間に巨大な分離を自然に必要とする一貫性条件をどのように課すかを共同で研究しました。
NYU の Dubovsky は、少なくとも 2013 年以来、これらの問題について熟考してきました。この時点で、超対称性粒子は LHC 党にとって非常に遅れていることがすでに明らかでした。その年、彼と 2 人の共同研究者は、階層問題を解決する新しい種類の量子重力モデルを発見しました。モデルでは、還元主義者の矢印は、中間スケールから UV と IR の両方を指しています。興味深いことに、このモデルは 2 次元空間でしか機能せず、Dubovsky にはそれを一般化する方法がわかりませんでした。彼は他の問題に目を向けた。そして昨年、彼は再び UV-IR 混合に遭遇しました。彼は、ブラック ホールの衝突の研究で生じる自然性の問題が、ブラック ホールの形状の低周波数と高周波数の変形を結び付ける「隠れた」対称性によって解決されることを発見しました。 .
他の研究者と同様に、ドゥボフスキーは、これまでに発見された特定のモデルのいずれも、明らかにクーニアン革命の構成要素を持っているとは考えていないようです。 UV-IRミキシングのコンセプト全体には見込みがないと考える人もいます. 「現在、EFT が崩壊する兆候はありません」と、ジョンズ・ホプキンス大学の理論物理学者である David E. Kaplan 氏 (CKN 論文の著者とは関係ありません) は述べています。 「そこには無いと思います。」すべての人を納得させるには、このアイデアには実験的証拠が必要ですが、これまでのところ、既存の UV-IR 混合モデルは、テスト可能な予測が非常に不足しています。彼らは通常、標準モデルを超えて新しい粒子が見られない理由を説明することを目的としています。しかし、コライダーからではなくても、宇宙論における将来の予測と発見の希望は常にあります。
まとめると、新しい UV-IR 混合モデルは、還元主義と有効場理論のみに基づく古いパラダイムの近視眼を示しており、それが出発点になる可能性があります。
「プランクスケールに行くと還元主義を失うという事実だけで、重力は反還元主義者になります」とドゥボフスキーは言いました。
