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ralfkannenberg
Anmeldedatum: 22.02.2006 Beiträge: 4788
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Verfasst am: 27.06.2009, 22:00 Titel: |
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Barney hat Folgendes geschrieben: | mir ist (3.4) definitiv noch nicht klar
(...)Insgesamt vermute ich zu große Wissenslücken bei mir, um hier ernsthaft mitreden zu können. |
Hallo Barney, hallo Solkar,
es stört mich als stiller Mitleser überhaupt nicht, wenn Ihr noch ein wenig bei Gleichung (3.4) verweilen wollt. Ich bin nicht in Eile.
Freundliche Grüsse, Ralf |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 27.06.2009, 23:36 Titel: |
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Hallo Solkar,
mich würde bei (3.4) noch interessieren, ob Du diese Gleichung als Spezialfall von (3.1) bezeichnen würdest. Ich persönlich sehe zwischen (3.1) und (3.4) keinen expliziten Zusammenhang und sehe in jeder Gleichung vielmehr unterschiedliche Definitionen zweier Wirkungen. Für die Formulierung von (3.5) braucht man, meiner Meinung nach, jedoch (3.4) im Sinne einer Definition.
mfg |
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Erik
Anmeldedatum: 28.03.2006 Beiträge: 565
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Verfasst am: 28.06.2009, 10:44 Titel: |
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Sagt mal ist $ S_4 $ nicht einfach die effektive Wirkung aus $ S $ nach Abintegration der
XD-Freiheitsgrade? Der Vorfaktor vor dieser effektiven Wirkung ist dann definitionsgemäß
$ M_4^2 $. Dazu müßte der Ricciskalar sich auf die Form
\[
R(x,y)\sqrt{-g}= \sqrt{g_{D-4}}e^{2A}\ R_4(x)\sqrt{-g_4} + R'(y)
\]
bringen lassen. Hab keine Lust das nachzurechnen, aber vielleicht jemand von euch. Scheint immerhin
ziemlich straight-forward zu sein. Ich sehe jedenfalls nicht, daß da irgendwelche Integrale
dividiert werden. Das Wirkungsintegral wird auch nicht zum Ausrechnen der Planck-Masse benutzt. |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 28.06.2009, 13:37 Titel: |
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Erik hat Folgendes geschrieben: | Sagt mal ist $ S_4 $ nicht einfach die effektive Wirkung aus $ S $ nach Abintegration der
XD-Freiheitsgrade?
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Besten Dank Erik,
grob steht es so auch im Review of Particle Physics. Ein erster Schritt zum Nachrechnen von (3.5) ist, meiner Meinung nach, die Entwicklung der Determinante gemäß:
$\sqrt{-g} = \sqrt{g_{D-4}}e^{4A}\sqrt{-g_4(x)}$.
Das Verhalten des Ricci-Skalars ist nicht trivial. Trotzdem kann man gemäß der "Lösung" (3.5) versuchen zu verstehen, wie sich der Ricci-Skalar gemäß x und y zerlegen läßt.
Google mit "effektive Wirkung" zeigt einige Hinweise auf die Randall-Sundrum-Modelle und eine Dissertation von Hans Jockers über "Die effektive Wirkung von D-Branen in Calabi-Yau Orientifold Kompaktifizierungen" aus dem Jahr 2005.
Das $\Delta$ in (3.6) ist, meiner Meinung nach und auch wegen dieses Zitates aus dem G&M-paper: "where $\Delta$A is a measure of the relative dierence in warping between the region of maximal warp factor and the region in which standard-model physics resides" viel eher der Laplace-Operator als eine Differenz. |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 28.06.2009, 14:07 Titel: |
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Hallo Barney, Erik, Ralf!
Barney hat Folgendes geschrieben: | mich würde bei (3.4) noch interessieren, ob Du diese Gleichung als Spezialfall von (3.1) |
G&M (3.1) ist die Verallgemeinerung der Wirkung die z.B. hier im Abschnitt "Derivation of Einstein's field equations" angeschrieben wird; jenes Integral zerfällt in einen gravitativen und einen nicht-gravitativen Teil. Gl. (3.4) ist der gravitative Teil für 4-Dim (entsprechend Einstein/Hilberts 4-Dim Betrachtung) und für (3.5) wurde gegen den entspechenden gravitativen Teil von (3.1) "verrechnet" - "dividiert", "gekürzt" oder
Erik hat Folgendes geschrieben: | Abintegration der XD-Freiheitsgrade |
"abintegriert"; wichtig ist dabei, dass ein hier
Erik hat Folgendes geschrieben: | \[
R(x,y)\sqrt{-g}= \sqrt{g_{D-4}}e^{2A}\ R_4(x)\sqrt{-g_4} + R'(y)
\] |
R'(y) genannter Skalar eben verschwinden muss um zu (3.5) gelangen zu können; wie das passiert wird bi R&S rund um (15) für D=5 erläutert .
Grüsse,
Solkar |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 28.06.2009, 14:35 Titel: |
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Nachtrag:
Barney hat Folgendes geschrieben: | Das $\Delta$ in (3.6) ist [...]viel eher der Laplace-Operator als eine Differenz. |
Da bin ich anderer Meinung:
In (3.5) ist $A \equiv const $; deshalb wäre $\nabla^2 A = 0$ und dann wäre der Exponentialterm in (3.6) = 1 = const . |
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Erik
Anmeldedatum: 28.03.2006 Beiträge: 565
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Verfasst am: 28.06.2009, 15:20 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: |
wichtig ist dabei, dass ein hier
Erik hat Folgendes geschrieben: | \[
R(x,y)\sqrt{-g}= \sqrt{g_{D-4}}e^{2A}\ R_4(x)\sqrt{-g_4} + R'(y)
\] |
R'(y) genannter Skalar eben verschwinden muss um zu (3.5) gelangen zu können; |
Nein, muß nicht verschwinden, darf nur nicht von x abhängen. Dann liefert y-Integration einen konstanten
Beitrag zu $ S_4 $ (der zwar bei nichtkompakter Raumzeit unendlich wird, aber das stört ja nicht weiter). Als konstanter
Beitrag hat es dann keinen Einfluß auf die Lösungen der der 4-dim. Bewegungsgleichungen und
deswegen ist nur der Faktor vor dem Rest des Integrals wesentlich. |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 28.06.2009, 17:21 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: |
In (3.5) ist $A \equiv const $;
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Hallo Solkar,
Abhängigkeiten von Variablen werden aus Gründen der Übersichtlichkeit gerne weggelassen, wenn klar ist, was damit gemeint ist. Für $e^{2A}$ muss man dann $e^{2A(y)}$ lesen.
Ich persönlich vermute, dass es für die Nicht-Linearität des Ricci-Skalars unter der Voraussetzung (3.2) spezielle Vereinfachungen gibt, denn der lineare Ansatz (3.2) führt bekanntlich bei voller Allgemeinheit nicht zu einem linearen Ergebnis gemäß $R_{Gesamt} = R_1 + R_2$. Die Einsteinschen Feldgleichungen sind aus genau diesem Grunde auch nicht-linear. Wie sich die Einschränkung (3.2) auf den Ricci-Skalar tatsächlich auswirkt ist mir noch überhaupt nicht klar. Die Formel von Besse ist ein interessanter Ansatz, aber ich verfolge in diesem Zusammenhang momentan eher die konkrete Ausarbeitung des Ricci-Skalars ausgehend von (3.2). Das halte ich persönlich momentan für vielversprechender und man benötigt damit auch nicht den "Umweg" über das R&S-paper und auch keinen Beweis über vollständige Induktion.
mfg |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 28.06.2009, 18:50 Titel: |
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Hallo Barney!
Barney hat Folgendes geschrieben: | Abhängigkeiten von Variablen werden aus Gründen der Übersichtlichkeit gerne weggelassen, |
Ja, und das hatte ich bei der ersten Durchsichtvon G&M auch so verstanden gehabt; aber in (3.5) A = const zu setzen korreliert exakt mit dem Rechenweg von R&S an der Stelle.
Barney hat Folgendes geschrieben: | Wie sich die Einschränkung (3.2) auf den Ricci-Skalar tatsächlich auswirkt ist mir noch überhaupt nicht klar. Die Formel von Besse ist ein interessanter Ansatz |
Unter Bezug auf die Formel von Besse hatte ich auf S.2 bereits einmal die Warps ausfaktorisiert; bitte jene Korrektur dabei beachten.
---
Barney hat Folgendes geschrieben: | ich verfolge in diesemZusammenhang momentan eher die konkrete Ausarbeitung des Ricci-Skalars ausgehend von (3.2) |
Ich vemute dass Du in der Endgleichung einen Ausdruck erhalten wirst, der bei $f \equiv f(x_{0..3})$ in die Formel von Besse übergeht.
Für die D-Dim $R_{\mu\nu},g_{\mu\nu}$-Tensoren hatte ich hier schon mal eine Zerlegung vorgeschlagen; vlt nützt das ja etwas.
---
Ich arbeite derweil an (3.6)ff. weiter.
Grüsse,
Solkar |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 02.07.2009, 18:01 Titel: |
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Hi Barney, Erik, Ralf!
It has been brought to my knowledge that some English-speaking casual readers are also interested in the analysis we perform here, so I hope you don't mind we switch language here.
For the papers at hand also being written in English that imho shouldn't be too great an obstacle, or is it?
---
About G&M eq.(3.6):
Let's look at an anlaogy well-known from high-school maths
The (diagonal) metric tensor of $\mathbb{R}^3$ in spherical coords is given by
$g_{mn} \equiv diag(1,r^2,r^2 \sin^2{\theta})$
So e.g. the Volume of a R-sphere centered on the origin is given by
$V_{K}(R) = \int\limits_{\mathbb{R}} \mathbb{1}_{K_R} \sqrt{\det{g_{mn}} }dV$
$\quad = \int\limits_{\mathcal{K_R}} \sqrt{\det{g_{mn}} }dV$
$\quad = \int\limits_{0}^{2 \pi}\int\limits_{0}^{\pi} \int\limits_{0}^{R} r^2 \sin{\theta} dr d\theta d\phi$
$\quad = \int\limits_{0}^{2\pi} \int\limits_{0}^{\pi} [ \frac{1}{3} r^3 ]_0^R \sin{\theta} \quad d\theta d\phi$
$\quad = \int\limits_{0}^{2 \pi} \frac{1}{3} R^3 [-\cos{\theta} ]_0^{\pi} \quad d\phi $
$\quad = \frac{1}{3} R^3 \cdot (1-(-1)) \cdot [\phi]_0^{2\pi} $
$\quad = \frac{4}{3} \pi R^3$
$\quad \equiv V_3.$
---
Now let's assume all components of $g_{mn}$
were scaled
$\hat{g}_{mn} \equiv diag(\omega_1 \cdot 1 , \omega_2 \cdot r^2 , \omega_3 \cdot r^2 \cdot\sin^2{\theta})$
One could write the $\omega_i$ like
$\omega_i = e^{\sigma_i}$
or
$\omega_i = e^{\sigma_i} = e^{B+\mu_i}$ for $B \epsilon \mathbb{R}$
yielding
$\quad \hat{V}_3 = V_3 \prod\limits_{i=1}^{3} e^{(B+\mu_i)/2} = V_3 \cdot e^{(3B+\sum\limits_i^{} \mu_i)/2}$
---
If this concept was applied accordingly on G&M (D-4)-dim $g^{D-4}$ of eq.(3.5)
one could refomulate the yielded exponential term as the mean deviation $\Delta$ of an "expected Warp" A.
===
eq.(3.7) and eq(3.14) follow effortlessly.
===
For verifying eq.(3.8 ) to eq.(3.13) I've written a small program in C++:
(pls c&p and save the code as "xdim.cpp" if you want to try )
ADDENDUM:
I've no clue why the bb-software consumes the '.h' extension of the 'math' header
So please add
a '.h' extension inside the brackets of
#include <math>
after you c&p'ed it.
(The '#include <iostream>' - directive is ok as is)
=== cut ===
Code: |
/******************************************************************************
******************************************************************************
*** xdim ***
******************************************************************************
***
*** Calculates extra-dimensional quantities
***
*** using the methods of
***
*** Giddings, S. & Mangano, M.:
*** "Astrophysical Implications Of Hypothetical Stable TeV-Scale Black Holes"
*** arXiv:0806.3381v2 [hep-ph]
***
*** subsequently referenced as "G&M08"
*** (without the enclosing quotation marks)
***
******************************************************************************
***
*** Authors: (sk) - "Solkar"
*** http://www.relativ-kritisch.net/forum/profile.php?mode=viewprofile&u=308
*** <pls>
***
*** Copyright: Formulae used and cited are intellectual property of the
*** authors of G&M08 or their respective peers
***
*** The code itself is subjected to the GNU General Public License.
***
*** Disclaimer: The code is provided without any warranty; without even the
*** implied warranty of merchantability or
*** fitness for a particular purpose
***
******************************************************************************
***
*** Version 0.1.0: Prints D-dimensional radii for unwarped scenarios
*** having 5 <= D <= 11
***
*** 07/02/2009:<sk>
*** Compilation : g++ -Wall xdim.cpp -o xdim
*** Invocation : ./xdim
***
*** ---------------------------------------------------------------------------
***
***/
#include <iostream>
#include <math>
//typedef float real_t;
typedef double real_t;
const real_t pi = 3.1415926535;
/******************************************************************************
************************* SI Units *******************************************
*****************************************************************************/
namespace SI {
const real_t h = 6.626e-34; // [J*s] Planck constant (action)
const real_t h_bar = h/(2.0 * pi); // [J*s] Reduced Planck constant
const real_t c = 2.997e8; // [m*s^-1] Speed of light in vacuum
const real_t G = 6.67259e-11; // [N*m^2*kg^-2] Gravitation constant
// (in Minkowski space)
const real_t m4_pl = sqrt(h_bar * c/G); // [kg] Planck mass (dto)
const real_t rm4_pl = m4_pl/sqrt(8.0 * pi); // [kg] Dto. reduced
const real_t len_pl = sqrt(h_bar * G/pow(c, 3)); // [m] Planck length
const real_t m_proton = 1.6726e-27; // [kg] SI proton mass
// E = m_0 c^2..
const real_t e_proton = m_proton * pow(c, 2); // [J] SI proton equivalent
//
const real_t J2eV = 6.242e18; // [eV/J] Conversion factor
}
/******************************************************************************
**************************** Natural Units ***********************************
******************************************************************************/
namespace NU {
const real_t h_bar = 1.0f; // dimensionless
const real_t c = 1.0f; // dto.
const real_t G = 1.0f; // dto.
const real_t m4_pl = sqrt(h_bar * c/G); // dto.
const real_t rm4_pl = m4_pl/sqrt(8.0 * pi); // dto.
}
/******************************************************************************
**************************** Main Program ************************************
******************************************************************************/
int main(int argc, char* argv[]) {
//
// [in]
// Arbitrary energy equiv of D-dim Planck mass
real_t e_D = 1e12; // [eV] (1 TeV)
//
// [out]
// Arbitrary energy equiv of D-dim Planck mass
real_t r_D = 0.0f;
/*
* Mass in multiples of m4_pl
*
* One could do this calc with every particle, of course.
* However, p is often comfy because m_proton is ~ 1 GeV/c^2
*
* Here, however, this comfort is not used, we'll do it up-from-scratch
*/
real_t m_D = (e_D/(SI::e_proton * SI::J2eV)) // yielding proton equivalents
* SI::m_proton // yielding kg
/ SI::m4_pl; // counting m4 Planck masses
std::cout << std::scientific
#if 0
<< "h\t" << SI::h << std::endl
<< "h_bar\t" << SI::h_bar << std::endl
<< "m4_pl\t" << SI::m4_pl << std::endl
<< "rm4_pl\t" << SI::rm4_pl << std::endl
<< "len_pl\t" << SI::len_pl << std::endl
<< std::endl
#endif
<< "m_D\t" << m_D << std::endl
<< std::endl;
for (int D = 5; D <= 11; ++D) {
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////// Based on G&M08 eq.(3.7) START ////////////////////
r_D = pow(m_D, -1) * pow(pow(NU::rm4_pl, 2)/pow(m_D, 2), 1.0f/(D - 4));
//////////////////// Based on G&M08 eq.(3.7) END /////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Re-scaling the NU length to SI
r_D *= SI::len_pl;
std::cout << D << "\t" << std::scientific << r_D << " m" << std::endl;
}
return EXIT_SUCCESS;
}
//ANSI-C++ requires a nl at EOF so pls don't trim this!
|
=== cut ===
This is intended just as a starting point for the numerics to come; so pls feel free to extend and repost it.
Best regards,
Solkar |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 03.07.2009, 15:11 Titel: |
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*content deleted* |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 03.07.2009, 17:22 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: |
If this concept was applied accordingly on G&M (D-4)-dim $g^{D-4}$ of eq.(3.5)
one could refomulate the yielded exponential term as the mean deviation $\Delta$ of an "expected Warp" A.
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Hi Solkar,
Sorry for not responding to your post, but meanwhile I have made some other work for the forum.
I think, I have to unsay my conclusion above and have to say that your interpretation is right. Did you already work with (big) particle accelerators? From where did you get such good knowledge of string theoretical expressions? Maybe you like to talk a little bit about your vita and experience in particle physics.
Did you get the same results as (3.8 ) - (3.13) from your code above? Please take into account, that there may be readers, who don´t want to compile c-code on UNIX/Linux machines.
br |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 03.07.2009, 18:38 Titel: |
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Hi Barney!
Barnnn hat Folgendes geschrieben: | Did you get the same results as (3.8 ) - (3.13) from your code above? |
Here's the output :
Code: |
m_D 8.195412e-17
5 1.168693e+12 m
6 4.801659e-04 m
7 3.569617e-09 m
8 9.732775e-12 m
9 2.815826e-13 m
10 2.653700e-14 m
11 4.911006e-15 m
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So it yields a good match with G&M' s results.
Best regards,
Solkar
P.S.: I'll send you a pm covering the other topics, ok? |
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ralfkannenberg
Anmeldedatum: 22.02.2006 Beiträge: 4788
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Verfasst am: 03.07.2009, 19:41 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: | I'll send you a pm covering the other topics, ok? |
Hi Solkar,
I do not think that anybody is bored if you do this publically, e.g. in an own new thread.
Cheers, Ralf |
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ralfkannenberg
Anmeldedatum: 22.02.2006 Beiträge: 4788
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Verfasst am: 03.07.2009, 19:49 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: | Code: |
m_D 8.195412e-17
5 1.168693e+12 m
6 4.801659e-04 m
7 3.569617e-09 m
8 9.732775e-12 m
9 2.815826e-13 m
10 2.653700e-14 m
11 4.911006e-15 m
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Hi Solkar,
I remember these numbers ... - when I was telefoning to Prof. Bleicher he told me that for 1 Extra-Dimension (D=5) the size of our solar system; 1 AU = 150 * 10^6 km = 1.5 * 10^8 km = 1.5 * 10^11 m
He told me of some current gravitational experiments in the micrometer-range most likely still behaving keplerian and this would if confirmed exclude the case of 2 Extra Dimensions - fitting well to you D=6 and he told me that they hope to have results for the nanometer-Range until 2015 excluding the case of 3 extra-dimensions, fitting well to you case D=7.
Cheers, Ralf |
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