Астронет: С. Б. Попов/ГАИШ Теорфизика, астрономия и ОБХСС http://variable-stars.ru/db/msg/1188867

Теорфизика, астрономия и ОБХСС
8.04.2003 17:21 | С. Б. Попов/ГАИШ, Москва

Наличие дополнительных пространственных измерений (чрезвычайно популярная идея в современной физике, призванная решить проблему иерархии в физике элементарных частиц) естественно влияет на многие процессы в природе. В том числе и на взрывы сверхновых и на остывание нейтронных звезд. Суть в том, что сверхновая может излучать часть своей энергии в виде частиц, которые могут жить и в других измерениях, например в виде т.н. КК-гравитонов (КК - Калуца-Клейн). После взрыва эти частицы могут остаться связанными с нейтронной звездой, и будут "подогревать" ее, т.е. возвращать энергию, распадаясь на другие частицы, давая в итоге высокоэнергичные кванты электромагнитного излучения. Наблюдая сверхновые и остывающие одиночные нейтронные звезды, можно сказать, сколько энергии "пошло налево", соответственно можно дать важные ограничения на дополнительные измерения.

Регистрация нейтринного сигнала от СН1987А дает сильные ограничения на такое излучение: мы знаем полную энергию взрыва, знаем сколько пошло в нейтрино и т.д., значит, можем ограничить "невидимую" часть энергопотерь - долю КК-гравитонов.

Однако, самые сильные ограничения можно сделать по наблюдениям нейтронных звезд. Даже через значительное время после взрыва образовавшаяся нейтронная звезда должна бы излучать жесткие фотоны из-за находящихся в ней и вокруг нее КК-гравитонов (они захвачены звездой гравитационно, т.е. может существовать и гало из гравитонов вокруг нейтронной звезды). Приборы EGRET не видят такой особенности ни у близких объектов, ни у всей популяции вцелом (это проявлялось бы в виде дополнительного фонового излучения, куда также вносили бы свой вклад все нейтронные звезды и сверхновые).

Кроме того, мы знаем температуру и возраст некоторых близких нейтронных звезд. Если бы был дополнительный источник нагрева, связанный с КК-гравитонами, но температура не могла бы опуститься до наблюдаемых значений за несколько миллионов лет. Именно такие данные и дают самые сильные пределы! Особенно детально изучены две нейтронные звезды: RX J1856-37 (одна из "Великолепной семерки") и PSR J0952+07. Расстояния до них порядка 100 пк. Возраст, соответственно, порядка 1 и 17 миллионов лет. Обсудим, что за пределы они дают.

Авторы рассматривают различное число дополнительных измерений: от 1 до 7 (напомним, что 11 измерений - выделенная величина в теории струн, а потому больше чем 7 дополнительных, при четырех-то наших обычных, можно не рассматривать). Ханнештад и Раффелт получают ограничения на несколько параметров. Рассмотрим лишь один самый понятный.

Мы не "видим" дополнительные измерения, потому что они компактифицированы - свернуты, и на "нашим" масштабах (скажем, сантиметры, метры, парсеки ...) не проявляются. В данной работе дополнительные измерения предполагаются компактифицированными на торах (бубликах) с одинаковым радиусом R. Т.е. это в некотором смысле размер дополнительных измерений. Авторам пришлось предположить, что этот размер одинаков для всех дополнительных измерений, так что результат в этом смысле модельно зависим. Для числа дополнительных размерностей от 1 до 7 верхний предел на R получается равным от 10^-4 до 10^-14 метра. Это один из самых сильных (но может не самых надежных) пределов на сегодняшний день.

Наблюдательные пределы можно выразить и более понятными словами. Можно сказать, что в КК-гравитоны уходит не более 1 процента энергии ядра сверхновой. Так что ОБХСС на страже, и много гравитонов в мешке не утаишь!