포인카레의 물리, 반물질, 우주론

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 이 텍스트는 시공간과 물리적 모멘트에 대한 포인카레 군의 작용을 탐구하며, 그 다양한 구성 요소를 구분한다.
  • 대칭 변환(P, T, CPT)과 입자 물리학 및 반물질과의 관련성을 소개한다.
  • 수리아우, 사크하로프, 피에의 연구에 대한 인용이 있으며, 이는 우주론적 모델과 고급 물리 이론을 강조한다.

우주론에서 반물질의 물리학

**..**소리우가 포인카레 군의 다양한 요소의 작용을 명확히 할 때, 그는 다음과 같은 결과를 얻는다:

gp ( Ln , C) : I E --> E ; p --> p ; f ---> f ; l ----> l

**..**이 군의 동조성(중성) 성분의 요소는 에너지, 운동량, 통과 및 스핀을 보존한다.

gp ( Ls , C) : I E --> E ; p --> - p ; f ---> - f ; l ----> l

**..**이 포인카레 군의 동조성 하위집합의 두 번째 성분의 요소는 에너지와 스핀을 보존하지만, 통과와 운동량을 반전시킨다.

gp ( Lt , C) : I E --> - E ; p --> p ; f ---> - f ; l ----> l

**..**이 군의 세 번째 성분의 요소는 에너지와 통과를 반전시키지만, 운동량과 스핀을 보존한다(소리우의 정의에 따라 이 요소는 반동조성 하위집합에 속한다).

gp ( Lst , C) : I E --> - E ; p --> - p ; f ---> f ; l ----> l

**..**이 네 번째 요소는 포인카레 군의 반동조성 하위집합에 속하며, 통과와 스핀을 보존하지만, 에너지와 운동량을 반전시킨다.

네 가지 경우 모두 스핀은 변하지 않는다.

포인카레 군의 두 반동조성 성분의 요소는 에너지를 반전시킨다.

**..**이것은 1972년 소리우가 발견한 매우 중요한 결과이며, 그의 책 제3장, 197페이지(프랑스어 판)에서 찾을 수 있다. 이는 공간과 시간의 반전에 관한 것이다.

양자적 특성은 "확장된 포인카레 군"에서 비롯된다.

**....**이제 이 군의 차원은 11이 된다.

**....**f는 위상이다.

...군은 그와 관련된 공간(여기서는 시공간과 추가 차원 z, 즉 '칼루자 차원')에 작용한다. 그러나 이 군은 공작용을 통해 그의 운동량 공간에 작용한다. 운동량 J의 성분 수는 군의 차원 수와 같다. 비확장 포인카레 군의 경우, 운동량의 성분은 다음과 같다:

**....**전통적으로 이 성분들은 다음과 같이 그룹화된다:

Jep = { c, M , P } = { c, M, p, E }

여기서 p는 운동량이다:

p = { px , py , pz }

E는 에너지이다. P는 사차원 벡터이다.

M은 소리우가 정의한 반대칭 행렬이다:

**....**확장된 포인카레 군을 고려하면, 운동량에 추가적인 스칼라 성분이 생기며, 이는 전기 전하로 일반적으로 식별된다:

**....**확장된 포인카레 군이 그의 운동량 공간에 작용하는 결과는 다음과 같다:

**....**이를 '전기 전하 c의 보존'으로 해석할 수 있다. 이제 이 군을 칼루자와 유사한 새로운 추가 차원을 추가하여 확장할 수 있다. 이후 Lo는 포인카레 군의 동조성 부분군을 나타낸다. 주의할 점은 다음과 같다:

  • Lo는 다음과 같은 반동조성 하위집합을 제공한다:

  • Ln = Lst

  • Ls = Lt

**....**여기서 우리는 로렌츠 군을 그 중성 성분 Lo로 제한하였다. 이는 나중에 설명될 것이다. 이 확장된 군이 그의 운동량 공간에 작용하는 이후의 결과는 다음과 같다:

**....**첫 번째 줄은 양자 수의 보존만을 보여주며, 전기 전하는 그 중 하나이다.

디랙의 반물질의 기하학적 정의.

**....**다음 벡터 f와 행렬 l을 도입하자:

**....**이제 새로운 군을 도입하자:

**....**이 군은 두 성분을 가진다. 명백히, 위에서 언급한 바와 같이, l = -1 성분은 양자 전하 ci를 반전시킨다. 또한 zi 차원도 반전시킨다. 우리는 이 일반적인 반물질의 기하학적 정의가 (z-대칭)이자 추가 차원 zi의 반전임을 제안한다.

파인만의 반물질의 기하학적 정의.

이제 군을 쓰자:

**....**이 군은 네 성분을 가진다. (m = 1) 요소들은 PT 대칭을 실현한다. 운동량 공간에 대한 대응 작용은 다음과 같다:

**....**l = +1과 m = -1을 선택하자. 우리는 PT 대칭을 얻는다. 양자 전하는 변하지 않지만, 추가 차원은 반전된다. 우리의 반물질의 기하학적 정의에 따르면, 이는 파인만의 반물질과 일치한다.

두 개의 점을 가진 피브리의 공간에 작용하는 군.

..피브리의 지수 b를 도입하고 새로운 군의 작용을 쓰자:

..운동량 공간에 대한 작용은 동일하다. 동적 군은 질량 점의 운동을 지배한다. 주어진 운동에 대해, 군의 요소는 다른 운동을 정의할 수 있으며, 우리는 반물질이 추가 차원 zi가 반전된 방향으로 입자의 다른 운동임을 보았다. 포인카레 군은 반동조성 운동을 도입하여 물리적 문제를 제기한다. 이는 T 대칭과 관련된다. 마찬가지로, 파인만의 반물질도 동일한 문제를 제기한다. 왜냐하면 고려된 운동도 T 대칭적이기 때문이다. 여기서 문제는 해결된다. 반동조성 운동은 피브리의 b = -1 잎에서 발생하기 때문이다.

m = 1은 T 대칭을 유발하며, 우리는 이를 B 대칭(피브리 대칭)이라 부른다.

..이제 양의 에너지를 가진 입자와 음의 에너지를 가진 입자는 서로 만날 수 없으며, 완전히 소멸할 수 없다. 왜냐하면 서로 다른 잎에 존재하기 때문이다.

CPT 정리의 기하학적 해석.

..위의 군에서:

l = -1 ; m = -1

를 선택하자.

..우리는 CPT 대칭을 얻는다:

  • 시공간이 반전된다

  • 양자 수 ci가 반전된다

하지만 추가 차원 zi는 변하지 않으며, 이는 물질 입자와 일치한다. 물질 입자의 CPT 대칭은 물질 입자이며, 다만 음의 질량과 에너지를 가지며, 잎에 존재한다.

잎의 물질에서의 CPT 대칭은 중력장에 음의 기여를 한다.

..비슷하게, l = +1 ; m = -1을 선택하면, 입자의 PT 대칭을 얻는다. 물질 입자를 취하면, 그 PT 대칭은 반물질이 된다. 왜냐하면 z 대칭이 있기 때문이다. 이는 이후의 B 대칭으로 인해 잎에 존재한다.

물질과 반물질의 이중성은 이중 우주에서 성립한다.

..이중 우주의 모든 입자는 명백한 음의 에너지를 가진다(광자, 중성자 등 포함). 모든 질량 있는 입자는 명백한 음의 질량을 가진다. 증명 완료.

참고문헌 :

[1] A. Sakharov : "CP 위반과 우주의 양성자 비대칭". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) : JETP Lett. 5 : 24-27 (1967) [2] A. Sakharov : "다중 잎 우주론 모델". 응용수학연구소 예인프린트, 모스크바 1970 [3] A. Sakharov : "시간 벡터 반전이 있는 우주론적 모델". ZhETF 79 : 689-693 (1980) : Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980) [4] A. Sakharov : "기초 입자의 위상 구조와 CPT 비대칭" "이론 물리학 문제"에 수록, I.E. Tamm의 기념을 바치며, Nauka, 모스크바 1972, 243-247 [5] J.P. Petit : "시간 화살표가 반대인 이성질 우주", CRAS 1977년 5월 8일, t.285, 1217-1221 [6] J.P. Petit : "시간 거울의 이미지와 상호작용하는 우주", CRAS 1977년 6월 6일, t. 284, A 시리즈, 1413-1416 [7] J.P. Petit : 결여된 질량 효과. Il Nuovo Cimento, B, vol. 109, 1994년 7월, 697-710 [8] J.P. Petit, 이중 우주 우주론. 천체물리학 및 우주과학. Astr. And Sp. Sc. 226 : 273-307, 1995 [9] J.P. Petit, "우리는 우주의 절반을 잃었다", Ed. Albin Michel, 프랑스, 1997. [10] - J.P. Petit : 변동 광속 우주론 모델의 해석. 현대 물리학 편지 A, Vol. 3, No.16, 1988년 11월, p.1527 [11] - J.P. Petit : 변동 광속 우주론 모델 : 적색편이의 해석. 현대 물리학 편지 A, Vol.3, No. 18, 1988년 12월, p.1733 [12] - J.P. Petit & Maurice Viton : 변동 광속 게이지 우주론 모델. QSO 관측 데이터와의 비교. 현대 물리학 편지 A Vol.4, No.23 (1989) pp. 2201-2210 [13] - R. Adler, M. Bazin 및 M. Schiffer : 일반 상대성 이론 소개, Mc Graw Hill Book Cie. 1975, 제14장, "TOV 방정식". [14] - Oppenheimer J.R. 및 H. Snyder (1939) : 지속적인 중력 수축에 관하여, Phys. Rev. 55 : 455 [15] J.M. Souriau : 동적 시스템의 구조, Dunod-France Ed. 1972 및 Birkhauser Ed. 1997. [16] Fort, Ciel et Espace Jr. 2000년 6월 인터뷰.


AVT_Jean-Pierre-Petit_8090

원본(영어)

Poincaré antimatter cosmology

**..**When Souriau explicits the action of the different elements of the Poincaré group, he finds :

gp ( Ln , C) : I E --> E ; p --> p ; f ---> f ; l ----> l

**..**The elements of this orthochrone (neutral) component of the group conserves energy, momentum, passage and spin

gp ( Ls , C) : I E --> E ; p --> - p ; **f ---> - f ; l **----> l

**..**This element of the second component of the orthochron subset of matrixes of the Poincaré's group conserves energy and spin, but reverses passage and impulsion.

gp ( Lt , C) : I E --> - E ; **p **--> p ; f ---> - f ; l ----> l

**..**This element of the third component of the group, which belongs to the antichrone subset (after Souriau's definition) reverses energy and passage, but conserves impulsion and spin.

gp ( Lst , C) : I E --> - E ; p --> - p ; f ---> **f **; l ----> l

**..**This fourth, which belongs to the antichron subset of the Poincaré's group conserves passage and spin, by reverses energy and impulsion.

In the four cases, the spin is unchanged.

The element of the two antichron components of the Poincaré's group reverses energy

**..**This is a very important results, found by Souriau in 1972, which can be found in his book, chapter III, page 197 (in french edition), devoted to inversions of space and time.

Quantum features come from the so-called "extended Poincaré group" :

**....**Then the dimension of the group becomes 11.

**....**f is a phase.

...A group acts on its associated space (here space time plus additional dimension z , "Kaluza dimension"). But it acts on its momentum space, through coadjoint action. The number of the components of the moment **J **is the same than the number of dimensions of the group. For the non-extended poincaré group, the components of the moment are :

**....**Classically, these components a grouped :

Jep = { c, M , P } = { c**, M** , p , E}

where p is the impulsion :

p = { px ,py , pz }

while E is the energy. P is the four-vector :

M is an antisymmetric matrix, as defined by Souriau :

**....**If we consider the extended Poincaré group, we get an extra scalar component to the moment, classically identified to the electric charge :

**....**The action of the extended Poincaré's group on its momentum space gives :

**....**That we "read" : conservation of the electric charge c . It is now possible to extend this group, adding new extra-dimension, similar to Kaluza's one. In the following Lo represents the orthochron subgroup of Poincaré's group. Notice that :

  • Lo gives the antichron subset for :

  • Ln = Lst

  • Ls = Lt

**....**Here, we have limited the Lorentz group to its neutral component Lo, which be explained later. The subsequent action of this extended group on its momentum space becomes :

**....**The first lines only shows the conservation of quantum number, que electric charge being one of them.

**Geometric definition of Dirac's antimatter. **

**....**Introduce the following vector f and matrix l :

**....**Now, introduce the new group :

**....**It is a two component group. Clearly, from above, the l = -1 component reverse the quantum charges ci . Notice that it reverses the zi dimensions too. We suggest this is the general geometric definition of antimatter is a ( z - symmetry ) : inversion of the extra-dimensionszi .

Geometric definition of Feynman antimatter.

Now write the group :

**....**It becomes a four components group. ( m = 1 ) elements achieve PT-symmetry. The corresponding action on the momentum space becomes :

**....**Take ( l = + 1 ) and ( m = -1 ). We get a PT-symmetry. Quantum charges are unchanged, but extra-dimensions are reversed. According to our geometric definition of antimatter, this corresponds to Feynman's antimatter.

Group acting on a two-points bundle space.

..Introduce a bundle indix b and write a new groups'action :

..The action on the momentum space is identical. A dynamical group runs mass-points movements. Given a movement, an element of the group may define another one and we have seen that antimatter was nothing but a different movement of the particle, along reversed additional dimensions zi . The Poincaré's group aroses a physical problem, introducing antichron movements, corresponding to T-symmetry. Similarly, the so-called Feynmann's antimatter aroses the same problem, for the considered movement was T-symmetric too. Here, the problem is solved, for antochron movements take place in the twin space, in the b = -1 fold of the bundle.

m = 1 causes a T-symmetry and what we will call a B-symmetry (bundle symmetry).

..Now, positive energy and negative energy particles cannot encounter and fully annihilate for the "live" in distinct twin folds.

**Geometric interpretation of the CPT theorem. **

..In the above group, choose :

l = -1 ; m = -1

..We achieve a CPT-symmetry :

  • space-time is reversed

  • quantum numbers ci are reversed

but additional dimensions zi are unchanged, so that this corresponds to a partcle of matter. The CPT-symmetric of a particle of matter is a particle of matter, except it owns negative mass and energy and live in the twin fold.

CTP-symmetric of matter in the matter of the twin fold, whose contribution to the gravitational field is negative.

..Similarly, if we choose :

l = +1 ; m = -1

we get the PT-symmetrical of the particle. If we take a particle of matter, its PT-symmetrica is antimatter, for we have a z-symmetry. It lives in the twin fold, due to the subsequent B-symmtry.

Matter-antimatter duality holds in the twin universe.

..All particles of the twin universe have apparent negative energy (including photons, neutrinos, and so on). All massive particles own an apparent negative mass. Quod erat demonstrandum.

References :

[1] A.Sakharov : "CP violation and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) : Traduction JETP Lett. 5 : 24-27 (1967) [2] A.Sakharov : "A multisheet Cosmological Model" Preprint Institute of Applied Mathematics, Moscow 1970 [3] A.Sakharov : "Cosmological Model of the Universe with a time-vector inversion". ZhETF 79 : 689-693 (1980) : Traduction in Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980) [4] A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry" in "problems in theoretical physics", dedicated to the memory of I.E.Tamm, Nauka, Moscow 1972 pp. 243-247 [5]J.P.Petit : "Univers énantiomorphes à flèches du temps opposés", CRAS du 8 mai 1977, t.285 pp. 1217-1221 [6]J.P.Petit : "Univers en interaction avec leur image dans le miroir du temps". CRAS du 6 juin 1977, t. 284, série A, pp. 1413-1416 [7] J.P.Petit : The missing mass effect. Il Nuovo Cimento, B , vol. 109, july 1994, pp. 697-710 [8] J.P.Petit, Twin Universe Cosmology. Astrophysics and Space Science. Astr. And Sp. Sc. 226 : 273-307, 1995 [9] J.P.Petit, "On a perdu la moitié de l'univers", Ed. Albin Michel, France, 1997. [10] - J.P.Petit : An interpretation of cosmological model with variable light velocity. Modern Physics Letters A, Vol. 3, n°16, nov 1988, p.1527 [11] - J.P.Petit : Cosmological model with variable light velocity: the interpretation of red shifts. Modern Physics Letters A, Vol.3 , n° 18, dec. 1988, p.1733 [12] - J.P.Petit** **& Maurice Viton : Gauge cosmological model with variable light velocity. Comparizon with QSO observational data. Modern Physics Letters A Vol.4 , n°23 (1989) pp. 2201-2210 [13] - R.Adler, M.Bazin and M.Schiffer : Introduction to general relativity, Mc Graw Hill Book Cie. 1975, chapter 14, "TOV equation". [14] - Oppenheimer J.R. and H. Snyder (1939) : On continued gravitational contraction, Phys. Rev. 55 : 455 [15] J.M.Souriau : Structure des Systèmes Dynamiques, Dunod-France Ed. 1972 and Birkhauser Ed. 1997. [16] Interview of Fort, Ciel et Espace Jr. June 2000.


AVT_Jean-Pierre-Petit_8090