Учёные создали конечное описание граничных состояний горизонтов в теории струн
Специалисты Международного центра теоретической физики имени Абдуса Салама и Амстердамского университета представили новые данные о квантовых состояниях, которые формируются рядом с горизонтами — границами областей пространства-времени, недоступных для получения информации наблюдателем, пишет New-Science.ru.
В теоретической физике горизонты занимают важное место. К ним относятся горизонты событий чёрных дыр и космологические горизонты пространства де Ситтера, которое описывает расширяющуюся Вселенную с положительной вакуумной энергией. Согласно квантовым теориям, рядом с такими границами могут существовать дополнительные степени свободы — граничные моды.
Эти состояния появляются при разделении пространства на две части. Они сосредоточены около поверхности раздела и не распределяются по всему объёму пространства.
Авторы работы изучили вклад граничных мод в евклидову функцию статистического суммирования. Она используется для описания набора возможных квантовых состояний системы и их статистических характеристик. Такие расчёты помогают исследовать энтропию горизонтов и микроскопическое устройство квантовых состояний в гравитационных системах.
В теории струн важным свойством является отсутствие ультрафиолетовых расходимостей, которые возникают в квантовых теориях поля с точечными частицами. В классических подходах вклад граничных мод связан с энтропией запутанности и становится бесконечным из-за большого числа коротковолновых квантовых флуктуаций на границе.
Теория струн позволяет избежать таких расходимостей за счёт модульной симметрии. Она связывает разные квантовые конфигурации и не допускает повторного учёта высокоэнергетических состояний.
Исследование провели Элеонор Харрис, Атиш Дабхолкар и Упаманьу Мойтра. Они рассчитали вклад граничных мод в рамках теории струн, учитывая поля с разным спином и массой, которые возникают в спектре струнных возбуждений. Полученный результат оказался конечным и согласованным с требованиями модульной симметрии.
Учёные указали, что их работа опирается на результаты 2022 года. Тогда была показана возможность разделять объёмный и граничный вклады для одного квантового поля. В новом исследовании этот подход распространили на теорию струн в целом.
По словам Элеонор Харрис, центральным условием стала модульная симметрия. Именно она обеспечивает корректное суммирование высокоэнергетических состояний и устраняет расходимости. Исследователь отметила, что заранее нельзя было утверждать, что итоговое выражение останется конечным и будет соответствовать симметрическим требованиям.
Результаты дают новый теоретический способ описания состояний, сосредоточенных на горизонтах. Такой подход может применяться для подсчёта микроскопических квантовых степеней свободы, связанных с энтропией горизонтов.
Авторы считают, что в дальнейшем анализ можно расширить на суперструнные теории. Также они планируют рассмотреть поведение граничных мод около горизонтов чёрных дыр. Это может помочь получить более полное конечное описание квантовых состояний в гравитационных системах и лучше понять связь квантовой механики с гравитацией.
Рекомендуем также:
- Свекольный салат «Царский» готовится всего за 10 минут: почему он вкуснее селедки под шубой и винегрета
- Котлеты больше не жарю на сковороде: нежные «ежики» в сливочной подливе заменяют и мясо, и гарнир
- Ноги снова станут легкими как перышко: два простых движения у стены помогают быстро снять отеки
- Завязь на томатах станет крепче при правильной подкормке: как использовать борную кислоту без ошибок
- За руль могут больше не пустить уже с завтрашнего дня: каких водителей инспекторы начнут выявлять на дорогах
