Фундаментальные взаимодействия, константы и фундаментальная метрология

Main problems of modern physics and metrology, gravitation and cosmology in particular, are discussed: unification of physical interactions and gravity role in this unification as one of missed parts; present accelerated expansion of the Earth; variation of fundamental constants and transition to new definitions of SI units based on fundamental constants. Important role in solving these problems of the multidimentional integrable models approach in gravitation and cosmology, developed by the author and his colleagues, is pointed out. These models are low energy limits of unification theories. Based on these models, new inflationary, with both present observed acceleration and variations of constants and non-singular cosmological solutions are singled out. Gravitational-relativistic metrology as new field formulated by the author is described as well as experimental and observational data on variation of constants and transition to new definitions of SI units, based on fixed fundamental constants values.Обсуждаются основные проблемы современной физики и метрологии, в частности гравитации и космологии: объединение физических взаимодействий и роль гравитации в этом объединении как одной из недостающих частей; cовременного ускоренного расширения Вселенной; вариаций фундаментальных констант и планируемого перехода на новые определения единиц СИ, основанные на фундаментальных константах. В решении этих проблем отмечена важная роль подхода построения интегрируемых многомерных моделей гравитации и космологии, развитого автором и его коллегами. Эти модели являются низкоэнергетическим пределом теорий объединения взаимодействий. Получены и проанализированы новые инфляционные решения, как с наблюдаемым ускоренным расширением Вселенной, так и с вариацией констант, а также несингулярные космологические решения. Описано сформулированное автором новое направление - гравитационно-релятивистская метрология, а также экспериментальные и наблюдательные данные по вариациям констант и проблемы перехода на новые определения единиц СИ, основанные на фиксированных значениях фундаментальных констант

On Brane Solutions Related to Non-Singular Kac-Moody Algebras

A multidimensional gravitational model containing scalar fields and antisymmetric forms is considered. The manifold is chosen in the form M = M0 × M1 × ... × Mn, where Mi are Einstein spaces (i ≥ 1). The sigma-model approach and exact solutions with intersecting composite branes (e.g. solutions with harmonic functions, S-brane and black brane ones) with intersection rules related to non-singular Kac-Moody (KM) algebras (e.g. hyperbolic ones) are reviewed. Some examples of solutions, e.g. corresponding to hyperbolic KM algebras: H2(q,q), AE3, HA2(1), E10 and Lorentzian KM algebra P10 are presented

On black holes in multidimensional theory with Ricci-flat internal spaces

A generalization of the Tangherlini solution for the case of n internal Ricci-flat spaces is obtained. It is shown that in the (2+d)-dimensional section a horizon exists only in the trivial case when the internal-space factors are constant. The p-adic analog of the solution is also considered.Comment: 6 pages, Late

Multidimensional Extremal Dilatonic Black Holes in String-like Model with Cosmological Term

A string-like model with the "cosmological constant" $\Lambda$ is considered. The Maki-Shiraishi multi-black-hole solution \cite{MS1} is generalized to space-times with a Ricci-flat internal space. For $\Lambda = 0$ the obtained solution in the one-black-hole case is shown to coincide with the extreme limit of the charged dilatonic black hole solution \cite{BI,BM}. The Hawking temperature $T_H$ for the solution \cite{BI,BM} is presented and its extreme limit is considered. For the string value of dilatonic coupling the temperature $T_H$ does not depend upon the internal space dimension.Comment: 8 pages, LaTex. Submitted to Physics Letters

Black-brane solution for A_3 algebra

Black p-brane solutions for a wide class of intersection rules and Ricci-flat ``internal'' spaces are considered. They are defined up to moduli functions H_s obeying non-linear differential equations with certain boundary conditions imposed. A new solution with intersections corresponding to the Lie algebra A_3 is obtained. The functions H_1, H_2 and H_3 for this solution are polynomials of degree 3, 4 and 3, correspondingly. An example of A_3-solution with three 3-branes in 12-dimensional model (suggested by N. Khviengia et al) is presented.Comment: 11 pages, Latex, to appear in Phys. Lett.

p-Brane Black Holes as Stability Islands

In multidimensional gravity with an arbitrary number of internal Ricci-flat factor spaces, interacting with electric and magnetic $p$-branes, spherically symmetric configurations are considered. It is shown that all single-brane black-hole solutions are stable under spherically symmetric perturbations, whereas similar solutions possessing naked singularities turn out to be catastrophically unstable. The black hole stability conclusion is extended to some classes of configurations with intersecting branes. These results do not depend on the particular composition of the $D$-dimensional space-time, on the number of dilatonic scalar fields $\phi^a$ and on the values of their coupling constants. Some examples from 11-dimensional supergravity are considered.Comment: 16 pages, Latex2

Multidimensional Classical and Quantum Wormholes in Models with Cosmological Constant

A multidimensional cosmological model with space-time consisting of $n (n \ge 2)$ Einstein spaces $M_{i}$ is investigated in the presence of a cosmological constant $\Lambda$ and a homogeneous minimally coupled scalar field $\varphi(t)$ as a matter source. Classical and quantum wormhole solutions are obtained for $\Lambda < 0$ and all $M_{i}$ being Ricci-flat. Classical wormhole solutions are also found for $\Lambda < 0$ and only one of the $M_{i}$ being Ricci-flat for the case of spontaneous compactification of the internal dimensions with fine tuning of parameters.Comment: 31 pages, 5 figures available on request from [email protected], LaTeX, Potsdam University, preprint AIP 94-0

Physical mechanism of the linear beam-size effect at colliders

We present qualitative but precise description of the linear beam-size effect predicted for the processes in which unstable but long--living particles collide with each other. We derive physically pronounced equation for the events rate which proves that the linear beam-size effect corresponds to the scattering of one beam of particles on the decay products of the other. We compare this linear beam-size effect with the known logarithmic beam-size effect measured in the experiments on a single bremsstrahlung at VEPP-4 and HERA.Comment: 12 pages, LaTeX, 1 figur

Study of gams and related turbulent particle flux with hibp in the T-10 tokamak

The new findings in the behavior of geodesic acoustic modes (GAMs) and turbulent particle flux dynamics on the T-10 tokamak are presented. For the first time in T-10 the broadband oscillations ( 0.8, the dominated GAM peak with frequency ~ 14 kHz and noticeable peak of quasi-coherent oscillations in the frequency band 40…100 kHz were observed. The multichannel HIBP measurements were performed to measure poloidal electric field Epol and to retrieve the electrostatic turbulent radial particle flux driven by E×B drift. The preliminary experiment shows that in contrast to the power spectral density of plasma potentials, GAM peak was almost invisible in the Epol power spectrum and on the frequency resolved turbulent particle flux. These results are consistent with the general concept of GAM as a high-frequency branch of zonal flows, having symmetric poloidal structure of potential perturbation, which were supported by earlier observation of poloidal mode number m=0 in T-10.Представлены новые результаты исследований геодезических акустических мод (ГАМ) и турбулентного потока частиц на токамаке T-10. Впервые на Т-10 в разрядах с омическим и ЭЦР-нагревом (Bt = 1,6…2,4 Tл, Ipl = 0,15…0,3 MA, n‾e = (0.6…5)×10¹⁹ m⁻³) в горячей зоне плазмы с помощью зондирования пучком тяжёлых ионов (ЗПТИ) измерены широкополосные колебания электрического потенциала и плотности с частотами до 250 кГц. На периферии, r/a > 0,8, наблюдался преобладающий пик ГАМ с частотой ~ 14 кГц и заметный пик квазикогерентных колебаний с частотами 40…100 кГц. Многоканальные ЗПТИ измерения позволили оценить полоидальное электрическое поле Epol и найти радиальный электростатический турбулентный поток частиц, возбуждаемый E×B дрейфом. Предварительные эксперименты показали, что ГАМ пик виден на спектре колебаний потенциала, но практически не виден на спектре Epolи на частотно разрешённом потоке частиц. Эти результаты согласуются с общей теоретической концепцией, что ГАМ – это высокочастотная ветвь зональных потоков с симметричной полоидальной структурой возмущений потенциала, а также с прежними наблюдениями полоидального модового числа m = 0.Представлено нові результати досліджень геодезичних акустичних мод (ГАМ) і турбулентного потоку часток на токамаці T-10. Вперше на Т-10 в розрядах з омічним і ЕЦР-нагрівом (Bt = 1,6…2,4 Tл, Ipl = 0,15...0,3 MA, n‾e = (0.6…5)×10¹⁹ m⁻³) у гарячій зоні плазми за допомогою зондування пучком важких іонів (ЗПВІ) виміряні широкосмугові коливання електричного потенціалу та щільності з частотами до 250 кГц. На периферії, r/a > 0,8, спостерігався переважаючий пік ГАМ з частотою ~ 14 кГц і помітний пік квазікогерентних коливань з частотами 40…100 кГц. Багатоканальні ЗПВІ виміри дозволили оцінити полоїдальне електричне поле Epol і знайти радіальний електростатичний турбулентний потік часток, збуджуваний E×B дрейфом. Попередні експерименти показали, що ГАМ пік видно на спектрі коливань потенціалу, але практично не видно на спектрі Epol і на частотно дозволеному потоці часток. Ці результати узгоджуються із загальною теоретичною концепцією, що ГАМ - це високочастотна гілка зональних потоків з симетричною полоїдальною структурою обурень потенціалу, а також з колишніми спостереженнями полоїдального модового числа m = 0

Study of poloidal structure of geodesic acoustic modes in the T-10 tokamak with heavy ion beam probing

The poloidal structure of geodesic acoustic modes (GAMs) was studied on the T-10 tokamak by heavy ion beam probing with multichannel energy analyzer. GAMs were mainly pronounced on the plasma electric potential. The poloidal phase shift between the potential oscillations was determined by the two-point correlation technique. It was shown that GAM potential oscillations have the poloidal mode number m=0 in the core plasma. This experimental result agrees with theoretical predictions.На токамаке T-10 с помощью пучка тяжелых ионов исследована полоидальная структура геодезических акустических мод (ГАМ), которые явно видны на потенциале плазмы. Фазовый сдвиг между колебаниями потенциала определялся методом двухточечной корреляции с помощью многоканального энергетического анализатора. Показано, что ГАМ на потенциале имеют полоидальное модовое число m=0. Этот экспериментальный результат согласуется с теоретическими предсказаниями.На токамаці T-10 за допомогою пучка важких іонів досліджена полоїдальна структура геодезичних акустичних мод (ГАМ), що явно видно на потенціалі плазми. Фазове зміщення між коливаннями потенціалу визначається методом двохточечної кореляції за допомогою багатоканального енергетичного аналізатора. Показано, що ГАМ на потенціалі мають полоїдальное модове число m=0. Цей експериментальний результат узгоджується з теоретичними передбаченнями