La corrispondenza anti-de Sitter/teoria del campo conforme (AdS/CFT), indicato anche come dualità gauge/gravità, ipotizza l'esistenza di una relazione tra due tipi di teorie fisiche, vale a dire le teorie della gravità negli spazio-tempo AdS e CFT. Negli ultimi decenni, i costrutti della dualità gauge/gravità sono stati applicati in un'ampia gamma di campi di ricerca scientifica. Ad esempio, alcuni ricercatori hanno provato a utilizzare AdS/CFT per far progredire lo sviluppo di una teoria quantistica completa della gravità.

Un team di ricercatori dell'Università del Maryland ha recentemente esplorato il potenziale di questo costrutto teorico negli studi di cosmologia. In un articolo pubblicato su Fisica della natura , hanno mostrato come i modelli cosmologici precedentemente proposti potrebbero essere realizzati al microscopio incorporando elementi di AdS/CFT.

"Il nostro lavoro si pone all'incrocio di due idee, "Stefano Antonini, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "La prima è la corrispondenza AdS/CFT, uno dei quadri più studiati per la formulazione di una teoria della gravità quantistica."

AdS/CFT essenzialmente teorizza la relazione di una teoria gravitazionale in uno spaziotempo AdS asintoticamente con una CFT che non tiene conto della gravità e ha una dimensione in meno. Antonini e il suo collega Brian Swingle si sono chiesti se fosse possibile descrivere l'evoluzione di un universo cosmologico utilizzando questo costrutto teorico, che finora era stato applicato principalmente ad altri temi di ricerca.

"Quando si cerca di rispondere a questa domanda, è entrata in gioco una seconda idea:il modello Randall-Sundrum e le sue generalizzazioni propongono che il nostro universo 4-D potrebbe essere una membrana 4-D incorporata in uno spaziotempo 5-D asintoticamente AdS, "Spiega Antonini.

Lo studio dei ricercatori si basa sulle idee proposte in un precedente articolo di Swingle e altri ricercatori, pubblicato in Springer Link's Journal of High Energy Physics . Questo studio passato ha esplorato la possibilità che alcuni stati CFT olografici ad alta energia corrispondano a microstati di buchi neri con una struttura particolare che terminava in una brana della fine del mondo (ETW).

Nella teoria delle stringhe e in altre teorie fisiche correlate, una brana è un oggetto dinamico che può propagarsi nello spaziotempo secondo le leggi della meccanica quantistica. Nel loro nuovo documento, i ricercatori volevano identificare un modo in cui i mondi brane Randall-Sundrum potessero essere studiati nella corrispondenza AdS/CFT, mostrando l'esistenza di particolari stati CFT che sono duali alle geometrie dei buchi neri carichi che coinvolgono una vita brana "dalla fine del mondo" nella seconda regione asintotica, che emerge e ricade nell'orizzonte del buco nero.

"È risaputo che il movimento di una brana 4-D in uno spaziotempo di buco nero AdS 5-D sembra l'evoluzione di un universo FLRW 4-D a un osservatore 'vivente sulla brana, ' chi, come noi, non è a conoscenza dell'esistenza della quinta dimensione, "Antonini ha detto. "Perché un modello del mondo delle brane sia significativo, però, un tale osservatore deve anche percepire la gravità per essere effettivamente quadridimensionale, come nel caso del modello Randall-Sundrum originale. In presenza di un grande buco nero, però, questo fenomeno di "localizzazione della gravità" è particolarmente problematico da ottenere".

Il modello proposto da Antonini e dai suoi colleghi suggerisce che in condizioni appropriate e per parte del suo processo di evoluzione, una brana si trova lontano dall'orizzonte di un buco nero e si muove lentamente. I ricercatori hanno dimostrato che in questo particolare regime, una perturbazione gravitazionale rimane localmente legata alla brana.

Questo perché la perturbazione è "intrappolata" da un potenziale delta negativo, che deriva dalle condizioni al contorno di Neumann nel luogo in cui è posizionata la brana. In altre parole, in questo regime un ipotetico osservatore 4-D interpreterebbe la gravità come 4-dimensionale, purché non cerchino di sondare scale spaziali molto grandi.

"Ci sono due risultati principali di questo lavoro, — disse Antonini. — Primo, ha mostrato l'esistenza di microstati di buchi neri carichi, che consentono una doppia descrizione olografica e coinvolgono allo stesso tempo una brana della fine del mondo situata abbastanza lontano dall'orizzonte del buco nero da supportare possibilmente la localizzazione della gravità. In secondo luogo, abbiamo scoperto che la gravità è, infatti, localmente localizzato su tali mondi-brane."

Le idee presentate da Antonini e Swingle potrebbero in definitiva aprire nuove possibilità per descrivere i fenomeni della cosmologia quantistica e simularli su computer quantistici. Mentre finora, i ricercatori hanno prodotto solo un modello giocattolo della loro teoria e sono necessari molti progressi prima che possa essere applicata efficacemente ai problemi di cosmologia, il loro lavoro introduce un nuovo modo di studiare la cosmologia in corrispondenza AdS/CFT e quindi di indagare la gravità quantistica in un universo cosmologico.

"Stiamo ora esplorando la possibilità di realizzare esplicitamente la nostra costruzione nel contesto del modello SYK caricato, che è duale a un semplice modello gravitazionale 1+1 dimensionale, " ha detto Antonini.

© 2020 Scienza X Rete