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Gravitationswellen II

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Re: Graviationswellen

Beitrag von gravi » 30. Jun 2017, 18:25

Eine ganz interessante Geschichte ist, dass evtl. Gravitationswellen helfen könnten, zusätzliche Dimensionen experimentell nachzuweisen.
Diese Dimensionen werden ja von den Stringtheorien gefordert. Sie könnten Gravitationswellen verändern und darüber hinaus höherfrequente Wellen erzeugen:

Gravi- Wellen

Schönen Gruß
gravi
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Re: Graviationswellen

Beitrag von Analytiker » 30. Jun 2017, 18:53

Interessant, das ist ja nicht mehr lange hin. Wenn es Zusatzdimensionen gäbe, kann man natürlich damit die Schwäche der Gravitationskraft im Verhältnis zu den anderen Kräften erklären. Aber warum sind dann die anderen Kräfte auf drei Raumdimensionen beschränkt? Natürlich kann man die Gravitation rein geometrisch betrachten und ihr einen Sonderstatus zuerkennen. Das Rätsel der Gravitation wird aber wohl erst dann gelöst werden, wenn die Quantenphysik mit einbezogen wird.

Gruß
Analytiker

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Re: Graviationswellen

Beitrag von gravi » 1. Jul 2017, 10:48

Ich stecke leider nicht mal oberflächlich in den Stringtheorien. Kann daher auch nicht sagen, ob die anderen Wechselwirkungen in den Zusatzdimensionen Reaktionen hervorrufen oder nicht. Ein dementsprechender Nachweis wäre sicherlich noch weitaus schwieriger. Es wäre jedoch ein Triumpf für die Wissenschaft, könnte die Existenz weiterer Dimensionen bewiesen werden.

Gruß
gravi
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Re: Graviationswellen

Beitrag von tomS » 2. Jul 2017, 13:48

Sehr spannend.

Ich habe jetzt mal das Paper
https://arxiv.org/pdf/1704.07392.pdf
Signatures of extra dimensions in gravitational waves
David Andriot, Gustavo Lucena Gómez
(Submitted on 24 Apr 2017 (v1), last revised 21 Jun 2017 (this version, v2))
Considering gravitational waves propagating on the most general 4+N-dimensional space-time, we investigate the effects due to the N extra dimensions on the four-dimensional waves. All wave equations are derived in general and discussed. On Minkowski4 times an arbitrary Ricci-flat compact manifold, we find: a massless wave with an additional polarization, the breathing mode, and extra waves with high frequencies fixed by Kaluza-Klein masses. We discuss whether these two effects could be observed.

überflogen. Ich empfehle jedem, die Textpassagen zu lesen und die Details zur Mathematik zu überspringen :-)

Das Paper startet mit einem generischen Ansatz zu den klassischen Einstein-Gleichungen in D = 4+N Dimensionen, wobei der Ursprung und die Form der N Extradimensionen unspezifiziert bleiben. D.h. die Untersuchungen sind nicht auf spezielle Modelle, Stringtheorie, Randall-Sundrum o.a. limitiert. Gleichzeitig werden andere Wechselwirkungen, wie sie aus der Stringtheorie resultieren, nicht betrachtet. Die Annahme ist, dass diese auf 4 Dimensionen beschränkt bleiben.

Es gibt zwei wesentliche Ergebnisse, nämlich den niederfrequenten Breathing-Mode sowie die hochfrequenten Modes durch die Kopplung an die Kaluza-Klein-Modes als Konsequenz der Extradimensionen. Die typischen Frequenzen sowie Amplituden wären jeweils für spezifische Modelle zu berechnen, d.h. sie sind zum einen abhängig von der Geometrie (Form und Größe) der Extradimensionen sowie zum anderen vom Auftreten dieser Modes und ihrer Amplitude an der Quelle.

Zum Nachweis müssten existierende Detektoren angepasst bzw. erweitert werden. Der Breathing-Mode hat eine charakteristische Polarisation, die heute nicht von den Standard-Polarisationen gemäß der ART unterschieden werden kann. Hochfrequente Modes erfordern andere Messbereiche.

Beide Ergebnisse des Papers sind zunächst ziemlich generisch, d.h. es ginge zunächst mal darum, diese Effekte überhaupt zu detektieren, ohne gleich spezifische Theorien im Blick zu haben.
Analytiker hat geschrieben:
30. Jun 2017, 18:53
Aber warum sind dann die anderen Kräfte auf drei Raumdimensionen beschränkt?
Im Rahmen der Stringtheorie folgt dies daraus, dass sie mittels offener Strings beschrieben werden, deren Endpunkte auf den 3-Branen fixiert sind. Die geschlossenen Strings können die 3-Branen dagegen verlassen und in den 3+N dimensionalen (räumlichen) Bulk propagieren.

Letztlich ist es so, dass aus der Stringtheorie verschiedene Strings bzw. Moden folgen. Man identifiziert dann alle Moden mit jeweils bekannten Wechselwirkungen. Eine vollständige und exakte Entsprechung von Theorie une Experiment ist dabei noch nicht gelungen, aber die Ergebnisse sind recht generisch: masselose Graviton-Modes (*) und Eichfelder, Fermionfelder, Higgs-artige Skalarfelder, SUGRA-Partner. Das Paper betrachtet ausschließlich (*)

RS haben nun weitere Möglichkeiten untersucht, phänomenologische Modelle zu konstruieren, die sich ähnlich verhalten. D.h. hier ist das eher "hineinkonstruiert", weil man das eben in der Praxis so beobachtet.
Gruß
Tom

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