Projekt
Czarne dziury to jeden z najbardziej stymulujących tematów współczesnej fizyki. Mój projekt Osobliwości Kwantowe w Modelach Holograficznych ma na celu odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące natury osobliwości kwantowych: jaka jest struktura przestrzeni Hilberta opisujących kwantowe czarne dziury? Jaki jest związek pomiędzy czarnymi dziurami a kosmologią? Co kosmologia może nam powiedzieć o czarnych dziurach i odwrotnie? W szczególności czego możemy się dowiedzieć o relacji pomiędzy AdS/CFT a dS/CFT? Jakie są nielokalne oddziaływania pomiędzy stopniami swobody po obu stronach horyzontu i czy możemy go zmierzyć w przyrodzie?
Badacz
Dr Adam Bzowski
Wydział Fizyki, Instytut Fizyki Teoretycznej
ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa, Polska
email: abzowski at fuw.edu.pl
tel: +48 22 55 32913
office: 5.13
Publikacje
Poniżej znajduje się lista publikacji w projekcie wraz z krótkimi opisami. Pełną listę moich publikacji z fizyki można znaleźć tutaj.
- Adam Bzowski, Breaking the spell of the tensor product, arXiv: 2104.06425
W tym i następnym artykule będę argumentował, że przestrzeń stanów Hilberta związana z tunelem czasoprzestrzennym nie rozkłada się na iloczyn tensorowy brzgowych przestrzeni Hilberta. Z punktu widzenia fizyki półklasycznej spadek liczby stanów postrzegany jest jako efektywne, nielokalne oddziaływanie stabilizujące tunel czasoprzestrzenny. Stwarza to nowe możliwości dla modeli promieniujących czarnych dziur i rodzi pytania o wyniki uzyskane przy założeniu iloczynu tensorowego.
Ten rysunek pokazuje tunel czasoprzestrzenny wraz z informacją przesyłaną od jednego brzegu do drugiego. - Adam Bzowski, Paul McFadden, Kostas Skenderis, A handbook of holographic 4-point functions, JHEP 12 (2022) 039, arXiv: 2207.02872
W artykule wyprowadzam dokładne wyrażenia dla amplitud rozpraszania zachodzących w czasoprzestrzeni anty-de Sittera (AdS). Celem jest wykorzystanie uzyskanych wyników do wyprowadzenia mierzalnych przewidywań w kosmologii. Rzeczywiście, postulat znany jako kosmologia holograficzna pozwala powiązać amplitudy anty-de Sittera z kosmologicznymi funkcjami korelacji. Te z kolei są mierzalnymi wielkościami na naszym niebie i dostarczają nam informacji o odległej przeszłości naszego Wszechświata.
Ten rysunek pokazuje dwa typy amplitud 4-punktowych obliczonych w artykule. - Adam Bzowski, Wormholes, geons, and the illusion of the tensor product, JHEP 03 (2023) 244, arXiv: 2212.10652
W tym artykule argumentuję, że przestrzeń Hilberta stanów holograficznego tunelu czasoprzestrzennego nie rozkłada się na iloczyn tensorowy brzegowych przestrzeni Hilberta. Po przedstawieniu ogólnej argumentacji analizuję dwa przykłady: sektor skalarny geonu BTZ i tunel czasoprzestrzenny AdS2. Wykorzystując holografię w czasie rzeczywistym znajduję przestrzenie Hilberta stanów, identyfikuję stany dualne i wyliczam funkcje korelacji. Pokazuję, że wiele osobliwości związanych z fizyką tuneli czasoprzestrzennych i czarnych dziur pojawia się po założeniu faktoryzacji a priori. Obejmuje to stany zerowe i operatory zerowe, silnie splątane stany próżni i interakcje transgraniczne, wszystkie pojawiające się jako awatary niefaktoryzacji.
Ten rysunek przedstawia geon rozumiany jako tunel czasoprzestrzenny z dwoma różnymi hamiltonianami. Dwie asymptotyczne granice pozostają w związku przyczynowym ze sobą, gdy ewolucją steruje hamiltonian Kruskala, przedstawionymi po prawej stronie. - W wyniku działań projektu powstał pakiet w języku Mathematica/Wolfram o nazwie Handbook. Pakiet został opublikowany wraz z artykułem A handbook of holographic 4-point functions i można go pobrać z repozytorium arXiv. Alternatywnie pakiet jest dostępny razem z pakietem TripleK, którego zadaniem jest obliczanie całek typu triple-K oraz korelatorów w teoriach konforemnych. Krótki tutorial na temat pakietu Triple-K w kontekście kosmologii holograficznej można znaleźć tutaj .
- Adam Bzowski, Handbook of derivative AdS amplitudes, przyjęty do publikacji w JHEP, arXiv: 2312.11625
W tym artykule rozszerzam badania z 2022 r. na diagramy Wittena z oddziaływaniami zawierającymi pochodne. W wymiarach brzegowych d=3 diagramy Wittena obejmujące pewne masywne i bezmasowe skalary można obliczyć w formie zamkniętej. Takie przypadki są przedmiotem zainteresowania kosmologii holograficznej i odpowiadają operatorom o wymiarach konforemnych odpowiednio Δ=2 i 3. W pracy przedstawiam jawne wzory dla wszystkich takich amplitud i udostępniam pakiet Mathematica służący jako repozytorium wszystkich wyników. Omawiam zagadnienia renormalizacji i pokazuję, że wbrew oczekiwaniom nawet skończone korelatory mogą uzyskiwać nietrywialne efekty renormalizacji.
Ten rysunek obrazuje diagramy Wittena opisujące dwie przykładowe czteropunktowe amplitudy z pochodnymi. - Adam Bzowski, Paul McFadden, Kostas Skenderis, Renormalisation of IR divergences and holography in de Sitter, submitted to JHEP, arXiv: 2312.17316
Formułujemy procedurę renormalizacji rozbieżności drzwiastych korelatorów w przestrzeni de Sittera. Rozbieżności wynikają z nieskończonej objętości czasoprzestrzeni i są analogiczne do rozbieżności, które pojawiają się w AdS, gdzie ma zastosowanie renormalizacja holograficzna. Regulując teorię za pomocą regularyzacji wymiarowej, pokazujemy, że można usunąć wszystkie nieskończoności, dodając lokalne przeciwczłony brzegu dS w podejściu Schwingera-Keldysha. Przeciwdziałania sprowadzają się do renormalizacji późnego pola masowego. Omawiamy związek z AdS poprzez kontynuację analityczną i pokazujemy, że pojawiające się w literaturze różne wersje kontynuacji analitycznej są sobie równoważne. Analityczna kontynuacja dS wymienia źródła z operatorami wobec renormalizacji w AdS i łączy renormalizację źródeł z renormalizacją późnego pola masowego. Wykorzystujemy te wyniki do ustalenia wzorów holograficznych, które wiążą drzewiaste korelatory wejściowe w dS z 3- i 4-punktowymi korelatorami CFT. Przedstawiamy dwa dowody: jeden wykorzystujący relację między funkcją falową dS i funkcją podziału dualnego CFT, oraz drugi poprzez bezpośrednie wyliczenie korelatorów typu in-in przy użyciu formalizmu Schwingera-Keldysha. Renormalizacja głównych rozbieżności IR jest odwzorowywana za pomocą tych wzorów na renormalizację UV dualnego CFT.
Ten rysunek pokazuje relację pomiędzy trzypunktowymi amplitudami w przestrzeni de Sittera i anty-de Sittera.
Prezentacje
Poniżej znajdują się moje prezentacje wygłoszone na workshopach i konferencjach.
- Seminarium Exact Results in Quantum Theory and Gravity na Uniwersytecie Warszawskim, 17 grudzień 2021. Podczas seminarium przedstawiłem prezentację Breaking the spell of the tensor product. W trakcje prezentacji przedstawiłem wstępne wykiki dotyczące relacji pomiędzy strukturą przestrzeni Hilberta a grawitacją.
- Seminarium na Uniwersytecie Southampton, 28 luty 2023. Zaprezentowałem prezentację zatytułowaną Wormholes, geons, and the illusion of the tensor product. Dyskutowałem wyniki przedstawione w moim artykule o tym samym tytule.
- Workshop Correlators in Cortona, 21 wrzesień 2023. W trakcie workshopu zaprezentowałem wykład From AdS amplitudes to dS cosmology. W wykładzie zaprezentowałem nowy wyniki związane z kosmologiczną częścią projektu.
Konferencje i workshopy
Lista seminariów, konferencji i workshopów.
- Workshop Physics Sessions Initiative 2021 w Agia Pelagia, Grecja, 5 - 12 wrzesień 2022.
- Dwa workshopy Corfu2022: 22nd Hellenic School and Workshops on Elementary Particle Physics and Gravity: Workshop on Features of a Quantum de Sitter Universe na Corfu, Grecja, od 29 sierpień do 4 wrzesień 2022 oraz Workshop on Holography and the Swampland, 4 - 10 wrzesień 2022.
- Workshop Conformal Field Theories and Quantum Gravity w Heraklionie, Grecja, 5 - 10 czerwiec 2023.
- Dwie wizyty na Uniwersytecie Southampton, Southampton, Wielka Brytania, w marcu 2022 oraz lutym 2023. Celem wizyt była współpraca z Kostasem Skenderisem oraz Paulem McFaddenem i zaprezentowanie wyników projektu na seminariach.
- Workshop Correlators at Cortona w Cortona, Włochy, 17 - 23 wrzesień 2023.
Finansowanie
Badania są finansowane przez grant NCN typu POLS oraz Norweski Mechanizm Finansowy na lata 2014-2021. Projekt zajmie 2 lata: październik 2021 - październik 2023.