Verwendung von Hologrammen zur Beleuchtung des de Sitter-Raums

Unser Verständnis des Universums erweitert sich möglicherweise nicht so sehr wie das Universum selbst. In einigen Fällen mögen sich unsere Theorien über die kosmische Inflation so anfühlen, als würden sie in ein schwarzes Loch entleeren.

Schwarze Löcher können jedoch die genaue Analogie sein, die benötigt wird, um die Expansion des Universums mathematisch zu approximieren. Dies erfordert möglicherweise ein Umdenken oder in diesem Fall unter dem Mikroskop.

Aus dem Yukawa Institute for Theoretical Physics der Universität Kyoto geht jetzt ein neuartiger Ansatz hervor, der das holografische Prinzip nutzt, um das expandierende Universum im De-Sitter-Raum zu beschreiben, der eine Annäherung an unser gegenwärtiges Universum darstellt.

Hologramme können Bilder von interstellaren Videoanrufen in Science-Fiction-Streifen heraufbeschwören, aber für theoretische Physiker können sie auch mathematische, mikroskopische Modelle sein, die höherdimensionale Informationen auf niederdimensionalen Oberflächen kodieren. Bei entropiegefüllten Schwarzen Löchern gehen Wissenschaftler davon aus, dass die am Ereignishorizont codierten Informationen proportional zur Oberfläche und nicht zum Volumen sind, wie es in der euklidischen Geometrie der Fall ist.

„Um die Ereignisse nach dem Urknall besser zu verstehen, brauchen wir eine konsistente Theorie der Quantengravitation, und das de Sitter-Universum bietet eine Lösung für Einsteins allgemeine Relativitätsgleichung mit einer positiven kosmologischen Konstante“, sagt der Autor Tadashi Takayanagi.

Dieses Modell, das die Schwerkraft ausschließt, beschreibt einen zweidimensionalen Rahmen, der die Ausdehnung unseres dreidimensionalen Universums annähert, und ermöglicht es den Autoren, das erste Beispiel einer zweidimensionalen konformen Feldtheorie oder CFT zu identifizieren, die typischerweise eine positive ganze Zahl für die kosmologische Konstante verwendet .

„Ein besonderes Merkmal unseres vorgeschlagenen Modells ist die Verwendung einer negativen kosmologischen Konstante, um die Schwerkraft im Anti-de-Sitter-Raum zu berücksichtigen“, fügt Takayanagi hinzu, „wodurch die Bedeutung des holografischen Prinzips für die de-Sitter-Schwerkraft hervorgehoben wird.“

Während die Holographie für den Anti-de-Sitter-Raum erstmals 1997 vorgeschlagen wurde, zeigten die Ergebnisse des Rechenmodells, dass grundlegende Größen zwischen der klassischen Einstein-Schwerkraft und CFT übereinstimmten.

Der Autor kommt zu dem Schluss: „Die Quanteninformationstheorie hat eine wesentliche Rolle in der Physik der Schwarzen Löcher gespielt und Erwartungen für ein tieferes Verständnis der Raum-Zeit-Struktur eines höherdimensionalen Universums geweckt.“

Die Studie ist erschienen in Briefe zur körperlichen Überprüfung.