[論文レビュー] Cosmic Censorship and Holography

Brett McInnes|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 2019

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 58被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、五次元漸近的に AdS の Kerr 黒色ボーリングに対して、量子重力的宇宙的裁縒の形式を提案する。量子効果が弦理論に埋め込まれるとき、任意に大きな角運動量を防ぐことができ、双対場理論が有界な渦度を示すホログラフィー的緊張を解消する。主な結果は、量子補正が角運動量に上限を課すことであり、弱い重力予想と強い結合場理論（例えば、クォーク・グルーオン・プラズマ）とのホログラフィー双対性と整合的である。

ABSTRACT

Recent developments regarding the Weak Gravity Conjecture suggest the existence of a quantum-gravitational version of Cosmic Censorship. We explore the form that this quantum might take in a concrete example, provided by the five-dimensional asymptotically AdS Kerr spacetime. Classical Censorship permits AdS$_5$-Kerr black holes with arbitrarily large angular momenta per unit mass, despite the fact that these black holes are holographically dual to four-dimensional field theories describing strongly coupled matter with \emph{bounded} vorticity. We argue that quantum should forbid this, and we explain the specific way in which this works when these black holes are embedded in string theory. We are guided by the proposed holographic duality of AdS$_5$ black holes with field theories which under some circumstances resemble the one describing the Quark-Gluon Plasma.

研究の動機と目的

• AdS5-Kerr 黒色ボーリングにおける古典的宇宙的裁縒（任意に大きな角運動量を許容）と、有界な渦度を示す双対場理論との間に生じる緊張を調査すること。
• 弱い重力予想に従う量子重力効果が、角運動量に根本的な上限を課すことで、この不一致を解消できるかを検討すること。
• ブラックホールが弦理論に埋め込まれた際、この上限がどのように生じるかを検討し、宇宙的裁縒の明確な量子重力的実現を提供すること。
• ホログラフィー双対性が、強い結合場理論（例：クォーク・グルーオン・プラズマ）の観測可能な特徴とブラックホールの性質を結びつける役割を明確にすること。

提案手法

• 量子重力効果の具体的なモデルとして、五次元漸近的に AdS の Kerr 時空を分析する。
• 弱い重力予想を適用し、特に角運動量に制約を課す量子的制約を導出する。
• ホログラフィー双対性を用いて、ブラックホールの性質を、有界な渦度を持つ四次元強い結合場理論に写像する。
• ブラックホール解を弦理論に埋め込み、角運動量の最大値を課す量子補正を導出する。
• 古典的ブラックホール解とその双対場理論的記述を比較し、量子効果によって解消される不一致を特定する。
• AdS/CFT 対応を用いて、体内の重力的ダイナミクスと境界上の場理論的挙動（特に渦度と角運動量の上限）を結びつける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弱い重力予想が示唆する量子重力効果は、AdS5-Kerr 黒色ボーリングにおける角運動量に根本的な上限を課すか？
• RQ2 強い結合場理論を記述する AdS5-Kerr 黒色ボーリングのホログラフィー双対理論は、任意に大きな角運動量を許容する古典的解とどのように調和するか？
• RQ3 弦理論における特定の量子補正は、無限大の角運動量を持つブラックホールの形成をどのように防ぐか？
• RQ4 クォーク・グルーオン・プラズマ場理論とのホログラフィー双対性は、渦度に上限を課すことで、双対ブラックホールの性質をどのように制約するか？
• RQ5 弱い重力予想を用いて、漸近的に AdS の時空における量子的宇宙的裁縒を導出できるか？

主な発見

• 弱い重力予想が示唆する量子重力効果は、AdS5-Kerr 黒色ボーリングが単位質量あたりに任意に大きな角運動量を有することを禁じる。
• クォーク・グルーオン・プラズマのような強い結合物質を記述するホログラフィー双対場理論は、本質的に有界な渦度を示し、これは角運動量が無限大に及ぶ古典的ブラックホール解と矛盾する。
• 弦理論に埋め込まれた場合、量子補正が動的に最大角運動量を課し、古典的・ホログラフィー的不一致を解消する。
• 角運動量の上限は、双対場理論の構造と弱い重力予想の制約から自然に生じる。
• 結果は、ホログラフィー双対性と強い結合場理論の挙動と整合的な、量子重力的宇宙的裁縒の形式を支持する。
• 分析により、宇宙的裁縒は古典的原理にとどまらず、ホログラフィーと量子重力の制約の相互作用によっても強制される量子的原理であることが確認された。