牛顿常数的亚毫米空间振荡：理论模型与实验室检验
摘要
我们在理论和实验/观测层面研究了亚毫米波长偏离牛顿势的振荡的可行性。在理论层面，这种偏离是广义相对论（GR）众多扩展中的普遍预言，包括 f(R) 理论、有质量 Brans-Dicke 理论、紧致化额外维度模型以及 GR 的非局域扩展。然而，与此类振荡偏离相关的参数范围通常与不稳定性相关联。一个例外出现在非局域引力理论中，其中偏离牛顿势的振荡在亚毫米尺度上自然发生且无不稳定性。作为具有不稳定牛顿振荡的模型示例，我们回顾了围绕广义相对论的 f(R) 展开形式 f(R)=R+(1/(6m²))R²，其中 m²<0，并指出了可能的稳定化机制。作为具有稳定牛顿振荡的模型示例，我们讨论了非局域引力理论。如果此类振荡在自然界中于亚毫米尺度上实现，预计在检验牛顿定律的扭秤实验中会有特征信号。我们在检验亚毫米尺度牛顿定律的华盛顿实验（组合扭矩残差）的扭秤数据中搜寻此类信号。我们证明，与残差牛顿常数假设相比，空间波长 λ≃0.1mm 的振荡残差假设能更好地拟合数据，Δχ²=-15。类似的改进拟合也出现在约 10% 的牛顿数据蒙特卡洛实现中。因此，该改进拟合的显著性水平不超过 2σ。与此最佳拟合波长对应的能量尺度与暗能量长度尺度 λ_de≡∜(ħc/ρ_de)≈0.1mm 相同。
引用
@article{arxiv.1611.07293,
title = {Sub-millimeter Spatial Oscillations of Newton's Constant: Theoretical Models and Laboratory Tests},
author = {Leandros Perivolaropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.07293},
year = {2017}
}
备注
21 pages, 15 Figures. Published version (Phys. Rev. D 95, 084050, 2017). Typos corrected in eqs. (3.23), (3.34), (3.35). The Mathematica file producing the Figures of the paper along with the data analysis is unchanged and is publicly available at http://leandros.physics.uoi.gr/newt-oscil/