Kwantumveldentheorie in gekromde ruimtetijd

In de deeltjesfysica, quantumveldentheorie in gekromde ruimtetijd is een uitbreiding van de standaard, Minkowski-ruimte quantumveldtheorie om gebogen ruimtetijd. Een algemene voorspelling van deze theorie is dat deeltjes kunnen worden gemaakt door tijdsafhankelijke zwaartekrachtvelden, of tijdsonafhankelijke zwaartekrachtvelden die horizon bevatten.

Beschrijving

Interessante nieuwe verschijnselen optreden; wegens de equivalentieprincipe de kwantisering procedure plaatselijk op dat van normale coördinaten waar de affine aansluiting aan de oorsprong ingesteld op nul en nul Riemann tensor in het algemeen zodra de juiste formalisme wordt gekozen; Zelfs in vlakke ruimtetijd quantumveldtheorie, het aantal deeltjes niet lokaal goed gedefinieerd. Voor niet-nul kosmologische constanten, op gebogen ruimtetijden quantum velden verliezen hun interpretatie asymptotische deeltjes. Slechts in bepaalde situaties, zoals bij asymptotisch vlakke ruimtetijd, kan het begrip inkomende en uitgaande deeltjes worden teruggewonnen, waardoor men een S-matrix definiëren. Zelfs dan, net als in vlakke ruimtetijd, de asymptotische deeltje interpretatie hangt af van de waarnemer.

Een andere opmerking is dat, tenzij de achtergrond metrische tensor is wereldwijd tijdachtige Killing vector, is er geen manier om een ​​vacuüm of grondtoestand canoniek definiëren. Het concept van een vacuüm niet invariant onder diffeomorfismen. Dit komt omdat een wijze ontleding van een veld in positieve en negatieve frequentiemodi niet invariant onder diffeomorfismen. Als t 'is een diffeomorfisme, in het algemeen, de Fourier transformatie van exp zal negatieve frequenties bevatten, ook indien k & gt; 0. Creation exploitanten overeen met positieve frequenties, terwijl annihilatieoperatoren overeen met negatieve frequenties. Daarom is een staat die eruit ziet als een vacuüm om een ​​waarnemer niet kan eruit zien als een vacuüm toestand naar de andere waarnemer; het kan zelfs worden weergegeven als een warmtebad onder geschikte hypotheses.

Sinds het einde van de jaren tachtig, heeft de lokale quantumveldtheorie benadering als gevolg van Rudolf Haag en Daniel Kastler geïmplementeerd om een ​​algebraïsche versie van kwantumveldentheorie in gekromde ruimtetijd te nemen. Inderdaad, het gezichtspunt van lokale kwantumfysica geschikt is om de renormalisatie procedure generaliseren naar de theorie van kwantumvelden ontwikkeld gebogen achtergronden. Verscheidene streng resultaten betreffende QFT in aanwezigheid van een zwart gat zijn verkregen. Vooral de algebraïsche benadering maakt het mogelijk om te gaan met problemen, bovengenoemde gevolg van het ontbreken van een referentie vacuümstaat voorkeur, het ontbreken van een natuurlijke begrip deeltje en het verschijnen van als eenheid inequivalente voorstellingen van de algebra van zichtbaarheid.

Toepassingen

Het meest opvallende toepassing van de theorie is de voorspelling Hawking dat Schwarzschild zwarte gaten stralen met een thermische spectrum. Een verwante voorspelling is het Unruh effect: versnelde waarnemers in het vacuüm te meten een thermaal bad van deeltjes.

Dit formalisme wordt ook gebruikt om de oorspronkelijke dichtheid storing spectrum gevolg van kosmische inflatie voorspellen, dwz Bunch-Davies vacuum. Aangezien dit spectrum wordt gemeten door een verscheidenheid van kosmologische metingen zoals de CMB - als inflatie juist deze specifieke voorspelling van de theorie al geverifieerd.

De Dirac vergelijking kan worden geformuleerd in gekromde ruimtetijd, zie Diracvergelijking in gekromde ruimtetijd voor details.

Aanpassing aan kwantumzwaartekracht

De theorie van kwantumveldentheorie in gekromde ruimtetijd kan worden beschouwd als een eerste benadering om kwantumgravitatie. Een tweede stap die semi-klassieke theorie zou de zwaartekracht, die de invloed van de deeltjes door een sterke zwaartekrachtveld van de ruimtetijd zou omvatten zijn. De reden is dat de zwaartekracht niet renormalizable in QFT.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha