Holographische Darstellung der Schwerkraft

Um die Physik Schwarzer Löcher vollständig zu verstehen, muss zunächst Einsteins Relativitätstheorie mit der Quantenphysik in Einklang gebracht werden, und insbesondere Quantengravitation holographisch darstellbar sein. Das Projekt QEAH (Quantum Entanglement And Holography) machte einen wichtigen Schritt in diese Richtung und entwickelte ein mikroskopisches, holographisches Modell von Standardgravitationsmengen.

Weltraum

Als Dr. Manuela Kulaxizi, Postdoktorandin an der School of Mathematics des Trinity College Dublin 2015 ihre Forschungen begann, wollte sie Quantenaspekte der AdS/CFT-Korrespondenz wie die Entstehung von Raumzeit und Schwerkraft in kontrollierter experimenteller Umgebung darstellen und untersuchte hierfür Verschränkungen und CFT-Korrelationen bei großen Werten von N. Obwohl die Studien sehr theoretisch waren, können künftige Forschungen zu Schwarzen Löchern darauf aufbauen: "Basierend auf aktuellen Konzepten zu Stringtheorie und Gravitation müsste die Quantentheorie der Gravitation 'holographisch' sein ", sagt Dr. Kulaxizi, "d.h. Gravitationsphysik muss mit einer völlig anderen Quantentheorie beschrieben werden können, die vielleicht der Theorie zur Bindung konstituierender Quarks und Gluonen in Atomkernen ähnelt - allerdings eine Dimension kleiner. Damit sprechen wir über eine holographische Darstellung von Gravitation – und meine Forschung wird dazu beitragen." Schwerpunkt des Projekts war eine Conformal Field Theory (CFT) - eine gewöhnliche Quantentheorie mit konformer Invarianz - und die Bestimmung der Bedingungen, unter denen mit dieser Theorie Gravitation beschrieben werden kann. "Dass diese Theorie sehr viel symmetrischer ist, macht sie auch greifbarer als gewöhnliche Quantenfeldtheorien", erklärt Dr. Kulaxizi. Schwerpunkt war eine spezielle Klasse von CFT, die gravitativ beschrieben werden können, um daraus bestimmte Vier-Punkt-Korrelationen in diesen CFT zu berechnen. CFT-Korrelationsfunktionen können die "Streuung von Teilchen in der Schwerkraft" dual/holographisch darstellen. Mit einer vereinfachten Gleichung, die eine spezifische Grenze entsprechend der Streuung sehr schnell bewegter Teilchen zugrunde legt, und unter der Maßgabe von Einheitlichkeit beim Ergebnis der Korrelation, konnte das Team die Gravitation berechnen. Dr. Kulaxizi erklärt den Versuchsaufbau: "Nach der Einsteinschen Gravitationstheorie setzen zwei sehr schnelle Teilchen nach einer Kollision ihren Weg mehr oder weniger ungestört fort, und zwar bis auf einen Aspekt: sie erfahren eine zeitliche Verzögerung. Unsere Arbeit beschreibt, wie man den exakt gleichen Ausdruck für die Zeitverzögerung erhält, die gleiche Physik, in ganz anderer Quantität, die mit der alternativen holografischen Beschreibung von Gravitation definiert werden kann. Partikel, die sich schnell bewegen, haben einen interessanten Effekt auf ihre Umgebung: sie erzeugen um sich herum eine nicht-triviale Krümmung, die so genannte "Stoßwellengeometrie". Das Projekt enthüllte nun, wie die Raumzeit um ein sich sehr schnell bewegendes Objekt herum mit Begriffen und Mengen beschrieben werden kann, die in der holographischen Beschreibung von Gravitation schon definiert sind. Insbesondere wurde die Metrik der Stosswellengeometrie in einem speziellen Grenzbereich (dem Regge-Limit) mit dem Spannungs-Tensor-Conformal-Block identifiziert. "Vor allem konnten wir explizit zeigen, dass eine bestimmte Klasse gewöhnlicher Quantenfeldtheorien (nämlich konforme Feldtheorien) ziemlich akkurat mit einer spezifischen Theorie der Gravitation beschrieben werden kann: Einsteins Gravitationstheorie. Wir haben zum Beispiel gezeigt, dass die Theorie unter bestimmten Voraussetzungen Teilchen mit maximalem Spin gleich 2 enthält, deren Eigenschaften denen des Gravitons entsprechen. Wir zeigten auch, dass andere Gravitationstheorien wie die Lanczos-Gauß-Bonnet-Gravitation nicht aus einer konsistenten CFT herleitbar sind", sagt Dr. Kulaxizi. Dr. Kulaxizi hofft, dass ihre Arbeit der Auftakt für eine längere Forschungsreihe ist, die weitere Rätsel zur Quantengravitation und Physik Schwarzer Löcher klären wird.

Schlüsselbegriffe

QEAH, Holographie, Relativität, Quantenphysik, AdS/CFT, konforme Feldtheorie, CFT, Schwarzes Loch, Gravitation

Quantum Entanglement And Holography

Holographische Darstellung der Schwerkraft

Schlüsselbegriffe

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich

Diese Seite teilen

Herunterladen