Sagt die Stringtheorie mehr als vier Kräfte voraus?

Eine "fünfte Kraft" kann durch ein Skalarfeld gegeben werden. Dieses Feld ergibt sich in vielen Theorien, zum Beispiel aus dem dilatonischen Skalarfeld der Stringtheorie, das nicht minimal gekoppelt ist$R$in der Aktion.

In der niedrigen Energiegrenze können wir die Stringtheorie phänomenologisch als eine skalare Tensortheorie der Gravitation behandeln (siehe Wikipedia-Link für Details), in der Sie die Einstein-Hilbert-Wirkung von GR ersetzen für:

$\mathcal{L}_{GR}=\sqrt{-g} R \longrightarrow \mathcal{L}_{STT}=\sqrt{-g}A(\phi) R$

Wo$A$ist eine generische Funktion des Skalarfelds, das Ihr Modell fixiert. Nun, wenn Sie eine konforme Transformation durchführen$g_{\mu\nu}=A^{2}(\phi(x))g_{\mu\nu}^{\ E}$Sie gelangen zum sogenannten Einstein-Rahmen:

$\mathcal{L}_{STT}^E=\sqrt{-g_E} R_E$

in welchem$R_E$wird mit gerechnet$g_{\mu\nu}^{\ E}$. Es scheint, dass Sie sich im üblichen GR befinden, aber wenn Sie die geodätische Gleichung berechnen, finden Sie Folgendes:

$\frac{d^2x^{\lambda}}{ds^2}+\Gamma_{\mu\nu}^{\lambda}\frac{dx^{\mu}}{ds}\frac{dx^{\nu}}{ds}=F(\phi)$

mit$F$von Null verschieden. Der zusätzliche Term rechts ist wie eine neue fünfte Kraft, die ein „frei fallendes“ Teilchen spüren kann. Wenn Sie möchten, können Sie dies als Korrektur ansehen$1/r^2$Skalierung der Kraft in der Newtonschen Gravitation.

Einige Referenzen:

-The Confrontation between General Relativity and Experiment, Clifford M. Will, Living Rev. Relativity, 17, (2014), 4. LINK

-Die Suche nach der nicht-newtonschen Gravitation, E. Fischbach, C. Talmadge (1999)

Einige Theorien schlagen vor, dass das Infalton-Feld tatsächlich dasselbe ist wie eine dunkle Energie. Wenn das richtig wäre, dann hätten wir ein fünftes Feld (Kraft ist in diesem Zusammenhang möglicherweise nicht korrekt), das mit den anderen vier interagiert. Und wer weiß was noch, dunkle Materie könnte viele Kräfte haben, die für uns unsichtbar sind, weil sie sich einfach nicht von den vier abkoppeln, die wir haben.