Scattering in Quantum Gravity: Symmetries and Holography

量子引力中的散射:对称性和全息术

基本信息

  • 批准号:
    2310633
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-15 至 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This award funds the research activities of Professor Monica Pate at New York University.The formulation of a complete theory unifying quantum mechanics and gravity remains a fundamental open problem at the forefront of modern physics. The subject of quantum gravity not only holds great significance for our understanding of the natural world, but also presents unique challenges that drive a quest for entirely new principles of physics. Remarkably, a new principle known as holography has emerged as a potential solution. At present, the holographic principle is the conjecture that systems of quantum gravity are equivalent to ordinary physical systems without gravity in fewer dimensions. This idea is similar to how every detail in a holographic projection is precisely captured on the corresponding holographic plate. While meaningful progress in quantum gravity has arisen from concrete realizations of the holographic principle, many fundamental aspects of the subject remain unresolved. Notably, we lack definitive predictions for a hypothetical particle collider that is powerful enough to probe the gravitational force at the quantum level. Professor Pate's research aims to bridge this gap by specifically tailoring a novel extension of the holographic principle to this quantum gravitational scattering problem. Through this research, Professor Pate's endeavors will contribute to the national interest in attaining a precise technical understanding of the natural world. This work will critically evaluate the viability of holography as the new physical paradigm necessary for describing quantum gravity, while also providing valuable insight into more basic questions including those regarding the identity of the fundamental building blocks of the universe. While the content of Professor Pate's research is selected based on intellectual merit, the strategic choice of problem-driven as opposed to methods-based projects is well-suited for easing the entry of new talent into a technically formidable field. The mentorship provided during the course of these projects will contribute to the development of new scientific leaders as well as to a sustained growth towards the full participation of women and members of other underrepresented groups in the field of high energy theory. As such, these efforts form part of the broader endeavor to create an equitable and diverse scientific community.At a more technical level, Professor Pate's research aims to constrain and determine scattering amplitudes in quantum gravity. Analyses will entail an extension of the holographic principle from the well-studied context of asymptotically Anti-de Sitter spacetimes to asymptotically flat spacetimes, which are the most natural setting for the gravitational scattering problem. More specifically, aspects of the celestial holographic proposal, which posits an equivalence between gravitational scattering and a theory with conformal symmetry on the celestial sphere, will be investigated. A primary objective is to develop and assess the viability of celestial holography in the context of quantum gravitational systems that resemble the real world. A specific goal is to extend many of the novel symmetries and similar organizing principles underlying recent progress in celestial holography to massive scattering particles. Another focus will be to develop a coherent picture of boundary and bulk renormalization in celestial holography. Methods will include a synthesis of top-down and bottom-up approaches. An auxiliary objective is to uncover new phenomena within the known laws of physics. The discovery and exploitation of recently-discovered symmetries of asymptotically flat spacetimes is the main approach that will be employed to make progress along this front.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项为纽约大学莫妮卡·佩特(Monica Pate)教授的研究活动提供资金。统一量子力学和重力的完整理论的表述仍然是现代物理学最前沿的基本开放问题。量子重力的主题不仅对我们对自然世界的理解具有重要意义,而且还提出了独特的挑战,可以追求全新的物理原理。 值得注意的是,一种被称为全息图的新原理已成为潜在的解决方案。 目前,全息原理是猜想的是,量子重力系统等同于普通物理系统,而没有重力在更少的维度上。 这个想法类似于如何精确捕获相应全息板上的全息投影中的每个细节。 尽管量子重力的有意义的进展是由于对全息原则的具体实现而产生的,但该受试者的许多基本方面仍未解决。值得注意的是,我们缺乏对假设的粒子对撞机的明确预测,该粒子对撞机足以探测量子水平的重力。佩特教授的研究旨在通过专门针对此量子引力散射问题定制新的全息原理扩展来弥合这一差距。通过这项研究,帕特教授的努力将有助于国家对自然界的精确技术理解的兴趣。这项工作将批判性地评估全息图作为描述量子重力所需的新物理范式,同时还提供了对更基本问题的宝贵见解,包括有关宇宙基本构建块的身份。 尽管佩特教授的研究的内容是基于知识分子的选择,但与基于方法的项目相比,问题驱动的战略选择非常适合将新人才进入技术强大的领域。 在这些项目过程中提供的指导将有助于新科学领导者的发展,以及持续的增长,以在妇女和其他代表性不足的群体的全面参与中的全面参与。 因此,这些努力构成了建立一个公平和多样化的科学界的更广泛努力的一部分。在更技术层面上,佩特教授的研究旨在限制和确定量子重力的散射幅度。 分析将需要从渐近的反DE保姆空间的良好环境到渐近平坦的空间,这是引力散射问题的最自然环境。 更具体地说,将研究从重力散射和在天体球体上具有共形对称性的理论之间的等效性之间的对等效性的各个方面。 一个主要目标是在类似于现实世界的量子引力系统的背景下发展和评估天体全息图的生存能力。 一个具体的目标是扩展许多新型的对称性和类似的组织原理,从天体全息图中进行最新进展到巨大的散射颗粒。 另一个重点是发展天体全息图中边界和块状重新归一化的连贯图片。 方法将包括自上而下和自下而上的方法的综合。 一个辅助目标是在已知的物理定律中发现新现象。 对最近发现的渐近平面空间对称性的发现和剥削是将采用沿着这一方面取得进展的主要方法。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的审查标准通过评估来获得支持的。

项目成果

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