نظرية الفراغ المائع الفائق

وفقًا لهذا النهج، يُفترض أن المائع الفائق الخلفي غير نسبي أساسًا، بينما لا يُمثل تناظر لورنتز تناظرًا دقيقًا للطبيعة، بل هو وصف تقريبي صالح فقط للتقلبات الصغيرة. سيلاحظ الراصد الموجود داخل هذا الفراغ، والقادر على إحداث أو قياس هذه التقلبات الصغيرة، أنها أجسام نسبية ، ما لم تكن طاقتها وزخمها مرتفعين بما يكفي لجعل تصحيحات كسر تناظر لورنتز قابلة للكشف. ^{[ 6 ]} إذا كانت الطاقات والزخم أقل من عتبة الإثارة، فإن المائع الفائق الخلفي يتصرف كسائل مثالي ، وبالتالي، لن ترصد تجارب ميكلسون-مورلي أي قوة سحب من هذا الأثير. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

علاوة على ذلك، في نظرية النسبية، يظهر تناظر غاليليو (المتعلق بعالمنا العياني غير النسبي) كتقريب عندما تكون سرعات الجسيمات صغيرة مقارنة بسرعة الضوء في الفراغ. في نظرية السعة الفائقة، لا حاجة إلى المرور بتناظر لورنتز للحصول على تناظر غاليليو، إذ من المعروف أن علاقات التشتت لمعظم الموائع الفائقة غير النسبية تخضع للسلوك غير النسبي عند الزخم الكبير. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

باختصار، تتصرف تقلبات المائع الفائق الفراغي مثل الأجسام النسبية عند الزخم "الصغير" ^{[ nb 1 ]} (المعروف أيضًا باسم " الحد الصوتي ").

${\displaystyle E^{2}\propto |{\vec {p}}|^{2}}$

ومثلها غير النسبية

${\displaystyle E\propto |{\vec {p}}|^{2}}$

عند الزخم الكبير. يُعتقد أن الفيزياء غير التافهة التي لم تُكتشف بعد تقع في مكان ما بين هذين النظامين.

في نظرية الحقل الكمومي النسبية ، يُفترض أن الفراغ الفيزيائي هو نوع من الوسط غير التافه الذي يمكن ربط طاقة معينة به . وذلك لأن مفهوم الفضاء الفارغ تمامًا (أو "الفراغ الرياضي") يتعارض مع مسلمات ميكانيكا الكم . فبحسب نظرية الحقل الكمومي، حتى في غياب الجسيمات الحقيقية، تكون الخلفية دائمًا مليئة بأزواج من الجسيمات الافتراضية التي تُنشئ وتُفني . ومع ذلك، فإن المحاولة المباشرة لوصف هذا الوسط تؤدي إلى ما يُسمى بالتباعدات فوق البنفسجية . في بعض نماذج نظرية الحقل الكمومي، مثل الديناميكا الكهربائية الكمومية، يمكن "حل" هذه المشكلات باستخدام تقنية إعادة التطبيع ، أي استبدال القيم الفيزيائية المتباعدة بقيمها المقاسة تجريبيًا. أما في نظريات أخرى، مثل النسبية العامة الكمومية ، فلا تنجح هذه الحيلة ، ولا يمكن بناء نظرية اضطراب موثوقة.

وفقًا لنظرية SVT، يعود ذلك إلى أن تناظر لورنتز يبدأ بالتلاشي في نطاق الطاقة العالية (فوق البنفسجي)، لذا لا يمكن اعتبار النظريات التابعة صالحة لجميع مستويات الطاقة والزخم. وبناءً على ذلك، فبينما تُعد نماذج المجال الكمومي المتناظرة لورنتز تقريبًا جيدًا دون عتبة طاقة الفراغ، يصبح الوصف النسبي في جوارها القريب أكثر "فعالية" وأقل طبيعية، إذ يتطلب الأمر تعديل تعابير التأثيرات النظرية للمجال المتغيرة يدويًا.

وفقًا للنسبية العامة ، يُوصف التفاعل الجاذبي بدلالة انحناء الزمكان باستخدام الصيغة الرياضية للهندسة التفاضلية . وقد دعمت ذلك تجارب وملاحظات عديدة في نطاق الطاقات المنخفضة. مع ذلك، أدت محاولات تكميم النسبية العامة إلى مشاكل خطيرة عديدة ، ولذلك، لا يزال التركيب المجهري للجاذبية غير محدد بدقة. قد يكون هناك سبب جوهري لذلك، وهو أن درجات حرية النسبية العامة مبنية على ما قد يكون تقريبيًا وفعالًا فقط . وقد طُرح سؤال ما إذا كانت النسبية العامة نظرية فعالة منذ زمن طويل. ^{[ 10 ]}

وفقًا لنظرية SVT، ينشأ الزمكان المنحني كنمط إثارة جماعي صغير السعة للمكثف الخلفي غير النسبي. ^{[ 6 ] [ 11 ]} ويشابه الوصف الرياضي لهذا النمط تشبيه جاذبية الموائع ، المستخدم أيضًا في نماذج الجاذبية التناظرية . ^{[ 12 ]} وبالتالي، فإن الجاذبية النسبية هي في جوهرها نظرية ذات أطوال موجية طويلة للأنماط الجماعية التي تكون سعتها صغيرة مقارنةً بسعة الخلفية. وبدون هذا الشرط، يصبح وصف الجاذبية في الفضاء المنحني، باستخدام الهندسة الريمانية، غير مكتمل أو غير محدد بدقة.

إن مفهوم الثابت الكوني لا معنى له إلا في النظرية النسبية، ولذلك، ضمن إطار نظرية الفراغ القياسي، يمكن أن يشير هذا الثابت في أقصى الأحوال إلى طاقة التقلبات الصغيرة للفراغ فوق قيمة أساسية، وليس إلى طاقة الفراغ نفسه. ^{[ 13 ]} وبالتالي، في نظرية الفراغ القياسي، لا يحمل هذا الثابت أي معنى فيزيائي جوهري، ولا تحدث المشكلات المرتبطة به، مثل كارثة الفراغ ، من الأساس.

وفقًا لنظرية النسبية العامة ، فإن الموجة الثقالية التقليدية هي:

1. التذبذب الطفيف للزمكان المنحني الذي
2. انفصل عن مصدره وينتشر بشكل مستقل.

تُثير نظرية الفراغ فائق الميوعة تساؤلات حول إمكانية وجود جسم نسبي يمتلك هاتين الخاصيتين في الطبيعة. ^{[ 11 ]} في الواقع، وفقًا لهذا النهج، فإن الزمكان المنحني نفسه هو إثارة جماعية صغيرة للخلفية فائقة الميوعة، وبالتالي، فإن الخاصية (1) تعني أن الجرافيتون سيكون في الواقع "تذبذبًا صغيرًا للتذبذب الصغير"، وهو ما لا يبدو مفهومًا قويًا من الناحية الفيزيائية (كما لو حاول أحدهم إدخال تذبذبات صغيرة داخل فونون ، على سبيل المثال). ونتيجة لذلك، قد لا يكون من قبيل المصادفة أن المجال الجاذبي وحده في النسبية العامة لا يمتلك موترًا محددًا جيدًا للإجهاد والطاقة ، بل يمتلك فقط موترًا زائفًا . ^{[ 14 ]} لذلك، لا يمكن تبرير الخاصية (2) بشكل كامل في نظرية ذات تناظر لورنتز دقيق ، كما هو الحال في النسبية العامة. مع ذلك، لا تستبعد نظرية الميوعة الفائقة (SVT) مسبقًا وجود إثارات موجية غير موضعية في خلفية الميوعة الفائقة، والتي قد تكون مسؤولة عن الظواهر الفيزيائية الفلكية التي تُعزى حاليًا إلى موجات الجاذبية، مثل نظام هولس-تايلور الثنائي . إلا أن هذه الإثارات لا يمكن وصفها بدقة ضمن إطار نظرية نسبية كاملة .

بوزون هيغز هو الجسيم ذو اللف المغزلي صفر الذي تم إدخاله في نظرية التفاعل الكهروضعيف لإعطاء كتلة للبوزونات الضعيفة . لا تفسر نظرية التفاعل الكهروضعيف أصل كتلة بوزون هيغز نفسه. بدلاً من ذلك، تُدخل هذه الكتلة كمعامل حر بواسطة جهد هيغز ، مما يجعلها بالتالي معاملًا حرًا آخر في النموذج القياسي . ^{[ 15 ]} ضمن إطار النموذج القياسي (أو امتداداته)، لا يمكن الحصول على التقديرات النظرية لقيمة هذا المعامل إلا بشكل غير مباشر، وتختلف النتائج فيما بينها اختلافًا كبيرًا. ^{[ 16 ]} لذا، فإن استخدام بوزون هيغز (أو أي جسيم أولي آخر ذي كتلة محددة مسبقًا) وحده ليس الحل الأمثل لمشكلة توليد الكتلة، بل هو مجرد إعادة صياغة لها إلى ما لا نهاية . من المشكلات المعروفة الأخرى في نموذج غلاشو-واينبرغ-سلام الإشارة الخاطئة لحد الكتلة في قطاع هيغز (غير المكسور) للطاقات التي تتجاوز مقياس كسر التناظر . ^{[ ملاحظة 2 ]}

على الرغم من أن نظرية SVT لا تمنع صراحةً وجود جسيم هيغز الكهروضعيف ، إلا أنها تقدم تصورها الخاص لآلية توليد الكتلة الأساسية، حيث تكتسب الجسيمات الأولية كتلتها نتيجة تفاعلها مع مكثف الفراغ، على غرار آلية توليد الفجوة في الموصلات الفائقة أو الموائع الفائقة . ^{[ 11 ] [ 17 ]} ورغم أن هذه الفكرة ليست جديدة تمامًا، يمكن استحضار نهج كولمان-واينبرغ النسبي . ^{[ 18 ]} تُفسر نظرية SVT حقل القياس النسبي الذي يكسر التناظر بأنه يصف تقلبات صغيرة في خلفية المائع الفائق، والتي لا يمكن تفسيرها كجسيم أولي إلا في ظل شروط معينة. ^{[ 19 ]} وبشكل عام، تسمح النظرية بحدوث سيناريوهين:

• بوزون هيغز موجود: في هذه الحالة، توفر نظرية SVT آلية توليد الكتلة التي تقوم عليها القوة الكهروضعيفة وتشرح أصل كتلة بوزون هيغز نفسه؛
• إن بوزون هيغز غير موجود: إذن تكتسب البوزونات الضعيفة كتلة من خلال التفاعل المباشر مع مكثف الفراغ.

وبالتالي، فإن بوزون هيغز، حتى لو كان موجوداً، سيكون نتاجاً ثانوياً لظاهرة توليد الكتلة الأساسية وليس سبباً لها. ^{[ 19 ]}

كذلك، تُفضّل بعض إصدارات نظرية الفضاء الذاتي معادلة موجية مبنية على الجهد اللوغاريتمي بدلاً من الجهد الرباعي . فالجهد الأول لا يتميز فقط بشكله الشبيه بقبعة المكسيك، الضروري لكسر التناظر التلقائي ، بل يمتلك أيضاً بعض الخصائص الأخرى التي تجعله أكثر ملاءمة لوصف الفراغ.