Penrose-diagram över det laddade svarta hålet med världskriget. Klanen expanderar ur och faller tillbaka i det svarta hålets horisont, skär ut en del av den vänstra asymptotiska regionen:den blå skuggade regionen är inte en del av geometrin. Den dubbla CFT lever på den högra asymptotiska gränsen. Upphovsman:Antonini &Swingle.
Anti-de Sitter/conformal field theory (AdS/CFT) korrespondens, även kallad gauge/gravity dualitet, hypoteser om att det finns ett samband mellan två typer av fysiksteorier, nämligen gravitationsteorier i AdS -rymden och CFT. Under de senaste decennierna har mät-/gravitationskonstruktioner har tillämpats inom ett brett spektrum av vetenskapliga forskningsområden. Till exempel, några forskare försökte använda AdS/CFT för att utveckla en fullständig kvantitetsteori om gravitation.
Ett team av forskare vid University of Maryland har nyligen undersökt potentialen för denna teoretiska konstruktion i kosmologistudier. I ett papper publicerat i Naturfysik , de visade hur tidigare föreslagna kosmologiska modeller kunde förverkligas mikroskopiskt genom att införliva delar av AdS/CFT.
"Vårt arbete är inrättat i skärningspunkten mellan två idéer, "Stefano Antonini, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Den första är AdS/CFT -korrespondensen, en av de mest studerade ramarna för formulering av en kvant gravitationsteori. "
AdS/CFT teoretiserar i huvudsak förhållandet mellan en gravitationsteori i en asymptotiskt AdS -rymdtid till en CFT som inte tar hänsyn till gravitationen och har en mindre dimension. Antonini och hans kollega Brian Swingle frågade sig själva om det var möjligt att beskriva utvecklingen av ett kosmologiskt universum med hjälp av denna teoretiska konstruktion, som hittills främst hade tillämpats på andra forskningsämnen.
"När du försöker svara på denna fråga, en andra idé kom till spel:Randall-Sundrum-modellen och dess generaliseringar föreslår att vårt 4-D-universum kan vara ett 4-D-membran inbäddat i en 5-D asymptotiskt AdS-rymdtid, "Förklarade Antonini.
Forskarnas studie bygger på idéer som föreslogs i en tidigare uppsats av Swingle och andra forskare, publicerad i Springer Link's Journal of High Energy Physics . Den här tidigare undersökningen undersökte möjligheten att vissa högenergiska holografiska CFT-tillstånd motsvarar mikrostater av svarta hål med en särskild struktur som slutade vid en världsklass (ETW).
Vågfunktion av ett gravitationsläge "instängt" på klanen, som en funktion av sköldpaddans koordinat. Den skarpa toppen vid branens position (nedre högra insats) visar att tyngdkraften är väl lokaliserad på klanen. Det oscillerande beteendet nära det svarta hålets horisont (övre vänstra insatsen) avslöjar att tyngdpunktslokalisering endast är lokal, och det instängda läget har en begränsad livslängd. Upphovsman:Antonini &Swingle.
I strängteori och andra relaterade fysiksteorier, en brane är ett dynamiskt objekt som kan sprida sig genom rymdtid i enlighet med kvantmekaniklagar. I deras nya tidning, forskarna ville identifiera ett sätt på vilket Randall-Sundrum braneworlds kunde studeras i AdS/CFT-korrespondens genom att visa förekomsten av särskilda CFT-stater som är dubbla till laddade svarta hålsgeometrier som involverar ett "slutet av världen" brane levande i den andra asymptotiska regionen, som framträder från och faller tillbaka i det svarta hålets horisont.
"Det är välkänt att rörelsen för en 4-D-klan i en 5-D AdS-svart hål-rymdtid ser ut som utvecklingen av ett 4-D FLRW-universum till en observatör som bor på klanen, ' WHO, som oss, är inte medveten om förekomsten av den femte dimensionen, "Sa Antonini." För att en brane-världsmodell ska vara meningsfull, dock, en sådan observatör måste också uppfatta gravitationen för att vara effektivt fyrdimensionell, som det är fallet i den ursprungliga Randall-Sundrum-modellen. I närvaro av ett stort svart hål, dock, Detta fenomen med "tyngdkraftslokalisering" är särskilt besvärligt att få. "
Den modell som föreslås av Antonini och hans kollegor föreslår att under lämpliga förhållanden och för en del av dess utvecklingsprocess, en brane sitter långt bort från en svart hålshorisont och rör sig långsamt. Forskarna visade att i just denna regim, en gravitationell störning förblir lokalt bunden till klanen.
Detta beror på att störningen är "instängd" av en negativ deltapotential, som härrör från Neumann -gränsförhållandena på den plats där klanen är placerad. Med andra ord, i denna regim skulle en hypotetisk 4-D-observatör tolka gravitationen till att vara 4-dimensionell, så länge de inte försöker söka efter mycket stora rumsliga skalor.
"Det finns två huvudsakliga prestationer av detta arbete, "Sa Antonini." Först, det visade förekomsten av laddade svarta hålsmikrostater, som möjliggör en holografisk dubbelbeskrivning och involverar samtidigt en världskrigsbrane som sitter tillräckligt långt från det svarta hålets horisont för att möjligen stödja tyngdlokalisering. För det andra, vi fann att gravitationen är, verkligen, lokalt lokaliserad på sådana kli-världar. "
Idéerna från Antonini och Swingle kan i slutändan öppna nya möjligheter för att beskriva kvantkosmologifenomen och simulera dessa på kvantdatorer. Medan hittills, forskarna har bara tagit fram en leksaksmodell av sin teori och mycket framsteg måste göras innan den effektivt kan tillämpas på kosmologiproblem, deras arbete introducerar ett nytt sätt att studera kosmologi i AdS/CFT -korrespondens och därmed undersöka kvantgravitation i ett kosmologiskt universum.
"Vi undersöker nu möjligheten att uttryckligen förverkliga vår konstruktion i samband med den laddade SYK -modellen, som är dubbel till en enkel 1+1 dimensionell gravitationsmodell, "Sa Antonini.
© 2020 Science X Network
