Teorie strun a kvantová gravitace

Teorie strun je jedinou známou teorií, která konzistentně sjednocuje všechny čtyři základní interakce: elektromagnetickou, gravitační a silnou a slabou jadernou sílu. Fakt, že není ve sporu s kvantovou mechanikou, ji činí i nejúspěšnějším kandidátem na kvantovou teorii gravitace. Teorie strun musí zdolat ještě dvě významné překážky, které jsou možná vzájemně propojeny: nespecifikuje dostatečně jednoznačně základní fyzikální charakteristiky našeho vesmíru, jako jsou hmoty elementárních částic či vazbové konstanty, a tím pádem není schopna významnějších experimentálních předpovědí. Druhou významnou překážkou je absence neporuchové formulace, která by teorii definovala i v režimu silných kvantových fluktuací, ke kterým docházelo ve velice raných fázích našeho vesmíru, anebo v současnosti v nitru černých děr.

Jeden ze slibných směrů, jak překonat druhou překážku, tzv. strunová teorie pole, je reformulace teorie strun jazykem kvantové teorie pole. Existují varianty této teorie pro otevřené i uzavřené struny, pro jednodušší bosonovou či realističtější supersymetrickou strunu. Pro některé případy formalismus strunové teorie pole ještě nebyl ani vyvinut, zejména pro teorii uzavřených superstrun. Mezi hlavní cíle strunové teorie pole patří porozumět řešením pohybových rovnic, kde se setkáváme s řadou neočekávaných jevů, například existencí vícerozměrných objektů nazývaných D-brány, nebo existencí nespojitých změn v geometrii či topologii prostoročasu.

Další fascinující vlastností teorie strun, která by měla platit v libovolné konzistentní kvantové teorii gravitace, je holografie. Holografický princip říká, zhruba řečeno, že fyzika kvantově gravitačního systému může být popsána pouze stupni volnosti přítomnými na hranici systému. Je známo několik velmi konkrétních příkladů, v některých režimech je lze také použít k neporuchové definici teorie strun.

Výzkumná skupina teorie strun se věnuje především posledním dvěma tématům, v blízké budoucnosti však plánuje expandovat i do nových oblastí, jako je teorie vyšších spinů.

WWW stránky pražské skupiny teorie strun: www.fzu.cz/~schnabl/String_Theory_Prague.html

Významné publikace:

1. A Simple Analytic Solution for Tachyon Condensation. Theodore Erler, Martin Schnabl, (Prague, Inst. Phys. & Santa Barbara, KITP) . NSF-KITP-09-23, Jun 2009. 44pp. Published in JHEP 0910:066,2009. e-Print: arXiv:0906.0979 [hep-th]. Link
2. Tachyon Vacuum in Cubic Superstring Field Theory. Theodore Erler, (Harish-Chandra Res. Inst.) . Jul 2007. 16pp. Published in JHEP 0801:013,2008. e-Print: arXiv:0707.4591 [hep-th]. Link
3. Proof of vanishing cohomology at the tachyon vacuum. Ian Ellwood, (Wisconsin U., Madison) , Martin Schnabl, (CERN) . MAD-TH-06-6, CERN-PH-TH-2006-114, Jun 2006. 19pp. Published in JHEP 0702:096,2007. e-Print: hep-th/0606142. Link
4. Analytic solution for tachyon condensation in open string field theory. Martin Schnabl, (CERN) . CERN-PH-TH-2005-220, Nov 2005. 60pp. Published in Adv.Theor.Math.Phys.10:433-501,2006. e-Print: hep-th/0511286. Link
5. Relating chronology protection and unitarity through holography. Joris Raeymaekers, Dieter Van den Bleeken, Bert Vercnocke, . Nov 2009. 4pp. Temporary entry e-Print: arXiv:0911.3893 [hep-th]. Link
6. Godel space from wrapped M2-branes. Thomas S. Levi, (British Columbia U.) , Joris Raeymaekers, (Prague, Inst. Phys.) , Dieter Van den Bleeken, (Rutgers U., Piscataway) , Walter Van Herck, (Leuven U.) , Bert Vercnocke, (Leuven U. & Harvard U., Phys. Dept.) . WITS-CTP-041, KUL-TF-09-20, Sep 2009. 37pp. e-Print: arXiv:0909.4081 [hep-th]. Link

Řešitelé:
Martin Schnabl, Joris Raeymaekers, Theodore Erler; Kara Farnsworth, Renann Lipinski-Jusinskas, Toru Masuda, Hiroaki Matsunaga, Orestis Vasilakis

Studenti:
Ondřej Hulík, Matěj Kudrna, Jakub Vošmera