Forskere anvender anti-de Sitter/konform feltteorien til kosmologi

Anti-de Sitter/conformal field theory (AdS/CFT) korrespondance, også omtalt som måler/tyngdekraft dualitet, antager eksistensen af ​​en sammenhæng mellem to typer fysikteorier, nemlig tyngdekraftsteorier i AdS -rumtider og CFT'er. I løbet af de sidste årtier har måling/tyngdekraft dualitetskonstruktioner er blevet anvendt inden for en lang række videnskabelige forskningsområder. For eksempel, nogle forskere forsøgte at bruge AdS/CFT til at fremme udviklingen af ​​en fuld kvantitetsteori om tyngdekraften.

Et team af forskere ved University of Maryland har for nylig undersøgt potentialet i denne teoretiske konstruktion i kosmologiske undersøgelser. I et papir udgivet i Naturfysik , de viste, hvordan tidligere foreslåede kosmologiske modeller kunne realiseres mikroskopisk ved at inkorporere elementer af AdS/CFT.

"Vores arbejde er opstillet i skæringspunktet mellem to ideer, "Stefano Antonini, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Den første er AdS/CFT -korrespondancen, en af ​​de mest studerede rammer for formuleringen af ​​en teori om kvantegravitation. "

AdS/CFT teoretiserer i det væsentlige forholdet mellem en gravitationsteori i en asymptotisk AdS -rumtid til en CFT, der ikke tegner sig for tyngdekraften og har en mindre dimension. Antonini og hans kollega Brian Swingle spurgte sig selv, om det var muligt at beskrive udviklingen af ​​et kosmologisk univers ved hjælp af denne teoretiske konstruktion, som hidtil primært havde været anvendt på andre forskningsemner.

"Når du prøver at besvare dette spørgsmål, en anden idé kom på tale:Randall-Sundrum-modellen og dens generaliseringer foreslår, at vores 4-D-univers kan være en 4-D-membran indlejret i en 5-D asymptotisk AdS-rumtid, "Forklarede Antonini.

Forskernes undersøgelse bygger på ideer foreslået i et tidligere papir af Swingle og andre forskere, udgivet i Springer Link's Journal of High Energy Physics . Denne tidligere undersøgelse undersøgte muligheden for, at visse holografiske CFT-tilstande med høj energi svarer til mikrostater i sorte huller med en særlig struktur, der sluttede ved en ende af verden (ETW) klid.

I strengteori og andre relaterede fysikteorier, en klid er et dynamisk objekt, der kan forplante sig gennem rumtiden i overensstemmelse med kvantemekaniske love. I deres nye papir, forskerne ønskede at identificere en måde, hvorpå Randall-Sundrum braneworlds kunne studeres i AdS/CFT-korrespondance ved at vise eksistensen af ​​bestemte CFT-tilstande, der er to til ladede sorte hulgeometrier, der involverer en "end-of-the-world" brane living i den anden asymptotiske region, som dukker op fra og falder tilbage i det sorte huls horisont.

"Det er velkendt, at bevægelsen af ​​en 4-D-klane i en 5-D AdS-sort hul i rumtiden ligner udviklingen af ​​et 4-D FLRW-univers til en observatør, der lever på klanen, ' WHO, ligesom os, ikke er klar over eksistensen af ​​den femte dimension, "Sagde Antonini." For at en brane-verdensmodel er meningsfuld, imidlertid, en sådan observatør skal også opfatte tyngdekraften for effektivt at være fire-dimensionel, som det er tilfældet i den originale Randall-Sundrum-model. I nærvær af et stort sort hul, imidlertid, dette 'tyngdekraftlokaliserings' -fænomen er særlig besværligt at opnå. "

Modellen foreslået af Antonini og hans kolleger antyder, at under passende forhold og for en del af dens udviklingsproces, en klid sidder langt væk fra en sort hul horisont og bevæger sig langsomt. Forskerne viste, at i dette særlige regime, en gravitationsforstyrrelse forbliver lokalt bundet til klanen.

Dette skyldes, at forstyrrelsen er 'fanget' af et negativt delta -potentiale, som stammer fra Neumann -randbetingelserne på det sted, hvor klanen er placeret. Med andre ord, i dette regime ville en hypotetisk 4-D observatør fortolke tyngdekraften til at være 4-dimensionel, så længe de ikke forsøger at sonde meget store rumlige skalaer.

"Der er to hovedpræstationer ved dette arbejde, "Sagde Antonini." Først det viste eksistensen af ​​ladede sorte hulmikrostater, som tillader en holografisk dobbeltbeskrivelse og involverer samtidig en ende på kloden, der sidder langt nok fra det sorte huls horisont til muligvis at understøtte tyngdekraftens lokalisering. For det andet, vi fandt ud af, at tyngdekraften er, Ja, lokalt lokaliseret på sådanne brane-verdener. "

De ideer, der blev præsenteret af Antonini og Swingle, kunne i sidste ende åbne nye muligheder for at beskrive kvantekosmologifænomener og simulere disse på kvantecomputere. Mens der indtil nu er forskerne har kun produceret en legetøjsmodel af deres teori, og der skal gøres store fremskridt, før den effektivt kan anvendes på kosmologiske problemer, deres arbejde introducerer en ny måde at studere kosmologi i AdS/CFT -korrespondance og dermed undersøge kvantegravitation i et kosmologisk univers.

"Vi undersøger nu muligheden for eksplicit at realisere vores konstruktion i forbindelse med den ladede SYK -model, som er dobbelt til en simpel 1+1 dimensionel tyngdekraftsmodel, "Sagde Antonini.

© 2020 Science X Network