Куземский А.Л. «Временная эволюция сложных систем: от микромира к макромиру» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1075 (2023)

Рассматриваются некоторые принципиальные подходы к описанию концепции времени в контексте классической и релятивистской физики. Обсуждаются понятия времени в классической и квантовой механике, а также в специальной и общей теории относительности. В отличие от этих дисциплин теория квантовой гравитации представляет серьезную проблему в связи с трудностью объединения концепции времени в квантовой механике (абсолютное время Ньютона) и в общей теории относительности. Существуют подходы, доказывающие их полную несовместимость, что называется «парадоксом времени». В петлевой теории квантовой гравитации предлагается разрешение этого парадокса с помощью понятия «теплового» времени, которое вводится при переходе от микрошкалы к макрошкале по аналогии с крупнозернистым усреднением в статистической термодинамике. Обсуждается и критически анализируется данное положение.

Постнов К.А., Митичкин Н.А. «О слиянии первичных двойных черных дыр в данных LIGO-Virgo-KAGRA data» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1109 (2023)

Кратко обсуждаются возможные космологические последствия наблюдаемых слияний двойных черных дыр, обнаруженных коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) (каталог GWTC-3), для формирования первичных черных дыр (ПЧД) в ранней Вселенной. Показано, что распределение чирп-масс двойных черных дыр LVK может описываться двумя различными и почти равными по численности популяциями: 1) астрофизическим слиянием ЧД+ЧД, образовавшихся в современной Вселенной в результате эволюции массивных двойных систем; 2) слиянием двойных ПЧД с начальным логнормальным спектром масс. При этом центральная масса ПЧД (M_c≈30M_⊙) и ширина логнормального распределения, полученные в результате анализа наблюдаемых чирп-масс сливающихся источников LVK, практически нечувствительны к предполагаемой модели образования двойных ПЧД в ранней Вселенной. Чтобы соответствовать наблюдаемому темпу слияния двойных ЧД, доля ПЧД в плотности холодной темной материи должна составлять f_pbh∼10^–3, но может быть и выше, если учитывать кластеризацию ПЧД.

Захаров А.Ф. «Траектории ярких звезд и теней сверхмассивных черных дыр как проверка теорий гравитации» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1110-1111 (2023)

Общая теория относительности (ОТО), созданная более века назад, прошла проверку в различных экспериментальных и наблюдательных тестах. На ранней стадии своего развития предсказания ОТО проверялись в задачах, где гравитационное поле слабое и релятивистские поправки можно рассматривать как малые возмущения ньютоновской теории гравитации. Однако в последние годы в связи с развитием новых технологий оказалось возможно проверить предсказания ОТО в пределе сильного гравитационного поля, как это было сделано с проверкой предсказаний о профиле рентгеновской линии железа K_α, оценок гравитационного волнового сигнала при слиянии двойных черных дыр и/или нейтронных звезд и при восстановлении теней черных дыр в Sgr A* и M87*. Группы астрономов с помощью телескопов Keck и VLT (GRAVITY) подтвердили предсказания ОТО в первом постньютоновском приближении для красного смещения спектральных линий звезды S2 вблизи прохождения ее перицентра. Ожидается, что в ближайшем будущем наблюдения ярких звезд с помощью больших телескопов VLT (GRAVITY), Keck, E-ELT и TMT позволят проверить предсказания ОТО в сильном гравитационном поле сверхмассивных черных дыр. Наблюдения ярких звезд в окрестностях Галактического центра и реконструкции теней черных дыр позволяют не только проверить предсказания ОТО, но и получить ограничения на альтернативные теории гравитации.

Хлопов М.Ю. «Физика и космология вне рамок стандартных моделей» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1112 (2023)

Современная космология обретает свои физические основания вне рамок стандартных моделей (ВСМ) фундаментальных взаимодействий с привлечением для описания структуры и эволюции Вселенной механизмов инфляции и бариосинтеза, а также гипотетических кандидатов на роль частиц скрытой массы. В то же время любая последовательная реализация инфляционных космологических моделей с бариосинтезом и скрытой массой на основе физических моделей ВСМ неизбежно содержит модельно-зависимые предсказания, выходящие за рамки космологической Стандартной модели. При этом подтверждение существования таких экзотических объектов и явлений, как темные атомы, первичные черные дыры или макроскопические объекты антивещества, в нашей Галактике может обеспечить как выбор моделей ВСМ, так и определение их допустимых параметров. Космомикрофизический подход к исследованию фундаментальной взаимосвязи микро- и макромира в комплексном сочетании ее физических, астрофизических и космологических проявлений способствует изучению как физики ВСМ, так и основанной на ней картины структуры и эволюции Вселенной.

Красников Н.В. «Поиск легкой темной материи на ускорителях. эксперимент NA64» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1113 (2023)

Представлен обзор по поиску легкой темной материи на ускорителях, включая эксперимент NA64. Обсуждается феноменология, связанная с поиском легкой темной материи и темного фотона на ускорителях. Приведены основные экспериментальные ускорительные ограничения на модели легкой темной материи.

Алварез Е., Веласко-Айа Е. «Учебник по унимодулярной гравитации» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1114 (2023)

Представлено базовое введение в унимодулярную гравитацию как на классическом, так и на квантовом уровне. Обсуждается роль, которую она может сыграть в интерпретации проблемы космологической постоянной. Задачи этой работы находятся в рамках базового уровня, но также представлены методы, используемые на исследовательском уровне. Цель состоит в том, чтобы проявить у читателя интерес к унимодулярной гравитации на основе доступной современной литературы по этой теме.

Гуенделман Е.М. «От однородных и изотропных вселенных к мирам на бранах с динамически-натянутыми струнами» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1115-1116 (2023)

Изучаются космологические решения в контексте модифицированной формулировки меры теории струн, когда натяжение струны является динамической переменной и дополнительной динамической степенью свободы, а ее значение генерируется динамически. В этом случае натяжения не являются универсальными, каждая струна создает свое собственное натяжение, которое имеет свое значение для каждого из мировых листов струн, а в ансамбле струн значения натяжения могут иметь определенную дисперсию. Рассматривается новое фоновое поле, которое может связываться с этими струнами, – «скаляр натяжения», который способен локально меняться вдоль мирового листа, и тогда, соответственно, меняется значение натяжения струны. Когда рассматривается множество типов струн, исследующих одну и ту же область пространства, этот скаляр натяжения ограничивается требованием квантовой конформной инвариантности. Для случая двух типов струн, зондирующих одну и ту же область пространства с разным динамически генерируемым натяжением, существуют две разные метрики, связанные с разными струнами. Каждая из этих метрик должна удовлетворять вакуумным уравнениям Эйнштейна, и согласованность этих двух уравнений определяет скаляр натяжения. Универсальная метрика, общая для обеих струн, в общем случае не удовлетворяет уравнению Эйнштейна. Рассматриваются две метрики, зависящие от струн – это плоское пространство в пространстве Минковского и пространство Минковского после специального конформного преобразования. Исследуется предел, при котором натяжение двух струн одинаково, и это приводит к четко определенному решению. Если разность натяжения между двумя типами струн очень мала, но конечна, то приблизительно однородное и изотропное космологическое решение сохраняется в течение долгого времени, обратно пропорционального разности натяжений струн, а затем однородность и изотропность космологии исчезает, и решение превращается в расширяющийся мир браны, где струны заключены между двумя расширяющимися пузырями, разделенными очень небольшим расстоянием на больших временах.

Соловьев В.О. «Бигравитация и ее особенности» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1117 (2023)

Загадки темной энергии и темной материи породили много новых вариантов теории гравитации. Все они, безусловно, должны удовлетворять принципу соответствия по отношению к общей теории относительности (ОТО), которая не противоречит всем до сих пор известным тестам. Бигравитация является одной из модификаций ОТО, сохраняющей лоренц-инвариатность.

Д'Абрамо Дж. «Вывод Эйнштейна 1905 г. Об эквивалентности массы и энергии: действителен ли он? Всегда ли энергия равна массе и наоборот?» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1132 (2023)

В 1905 г. Эйнштейн дал свой первый вывод эквивалентности массы и энергии, изучив в разных системах отсчета энергетический баланс тела с электромагнитным излучением и приняв специальную теорию относительности в качестве предварительного условия. Здесь переоценивается логическая обоснованность подхода Эйнштейна и справедливость одного допущения, имеющего решающее значение для его вывода. Это предположение не имеет ничего общего со специальной теорией относительности. Если принять это предположение как верное, сущность эквивалентности массы и энергии (но не ее точную формулу) можно будет понять без специальной теории относительности или какой-либо полноценной физической теории. Однако это предположение не подтверждается с точки зрения физики, и в этом случае у Эйнштейна возник вопрос. Показано, почему следствие широко распространенной интерпретации E=mc² (т.е. каждый вид энергии имеет массу) является проблематичным.

Петров В.А. «Теория относительности: формирование и завершение» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1134 (2023)

Дан краткий обзор истории развития теории относительности от принципа относительности Галилея до общей формулировки теории относительности Игнатовским.

Аристархов С.К. «Принцип неопределенности Гейзенберга и траектории квантовых частиц» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1135 (2023)

В своей знаменитой статье 1927 г., а также в «Чикагских лекциях» (1929) В. Гейзенберг пришел к заключению, что мир не может состоять из точечных частиц, следующих траекториям. Критически анализируются аргументы В. Гейзенберга, приведшие его к этому выводу. Также уточняется смысл соотношения неопределенностей и проясняются связанные с ним некоторые заблуждения.

Сяо-Сон В. «Новая концепция эфира и вычисление космологической постоянной» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 54, № 5, с. 1136 (2023)

Поскольку общая теория относительности сталкивается с некоторыми трудностями, кажется, что необходимы новые размышления об эфирных теориях гравитации в истории. Дан краткий обзор теории гравитации, основанной на некоторых новых представлениях об эфире и частицах. В этой теории Вселенная заполнена своего рода жидкостью, которую можно назвать субстратом Ω(0) или, скажем, гравитационным эфиром. Частицы моделируются стоковыми потоками в субстрате Ω(0). Закон тяготения Ньютона выведен методами гидромеханики. Таким образом, гравитация интерпретируется как сила притяжения между стоками в субстрате Ω(0). Кратко рассмотрен теоретический расчет космологической постоянной на основе механической модели вакуума. Обсуждается предлагаемое решение проблемы космологической постоянной. Вдохновленные ассоциацией события гравитационной волны (GW) GW170817 и события гамма-всплеска (GRB) GRB 170817A, предлагаем теоретический расчет плотности массы электромагнитного эфира.