Triangolo di Pasterski-Strominger-Zhiboedov

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Triangolo di Pasterski-Strominger-Zhiboedov

Il triangolo di Pasterski-Strominger-Zhiboedov o triangolo infrarosso è una serie di relazioni tra tre gruppi di concetti in fisica che coinvolgono la teoria della relatività e la teoria quantistica dei campi. Il triangolo evidenzia collegamenti già noti o dimostrati dagli autori che sono il fisico Andrew Strominger e i suoi collaboratori Sabrina Gonzalez Pasterski e Alexander Zhiboedov.[1]

La relazione nasce nell'ambito dell'analisi delle simmetrie asintotiche, ossia le relazioni di simmetria dello spaziotempo che si hanno a distanza infinita da una sorgente di campo: una massa per il campo gravitazionale o una carica elettrica per il campo elettromagnetico. In queste condizioni, l'energia associata al campo, data la distanza dalla sorgente, diventa trascurabile, per cui si parla anche di triangolo infrarosso.[2]

Elementi del triangolo

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Concetti legati

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I concetti che risultano legati tra loro nel triangolo sono:

a) i teoremi sulle particelle molli (soft nella letteratura inglese):
  1. teorema del gravitone molle, pubblicato da Weinberg nel 1965;
  2. estensione del teorema precedente, pubblicata da Cachazo e Strominger nel 2014;[3]
  3. teorema del fotone molle, pubblicato da Weinberg nel medesimo articolo del 1965 sul gravitone;
b) le simmetrie asintotiche:
  1. supertraslazioni del Gruppo di Bondi-Metzner-Sachs, pubblicate nel 1962;
  2. superotazioni (simmetria analoga a quella dell'algebra di Virasoro), pubblicate da Barnich e Troessaert nel 2010;[4]
  3. simmetrie delle teorie di gauge U(1), pubblicate da Pasterki nel 2017;[5]
c) gli effetti memoria:
  1. effetto memoria gravitazionale pubblicati da Zeldovich e Polnarev nel 1974 e Christodoulou nel 1991;
  2. nuovi effetti memoria gravitazionale pubblicati da Pasterski, Strominger e Zhiboedov nel 2016;[6]
  3. l'analogo elettromagnetico dell'effetto memoria pubblicato da Bieri e Garfinkle nel 2013[7][8].

Relazioni leganti

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Ogni gruppo è legato a un altro da apposite relazioni:

  • le trasformate di Fourier legano tra loro i teoremi soft e gli effetti memoria;
  • le transizioni del vuoto legano tra loro le simmetrie asintotiche e gli effetti memoria;
  • le identità di Ward legano tra loro i teoremi soft e le simmetrie asintotiche.

Quindi, ad esempio:

  • il teorema del gravitone molle (a.1) è collegato alle supertraslazioni (b.1) mediante una trasformazione di Ward;
  • le supertraslazioni (b.1) corrispondono a diversi stati del vuoto creati dall'effetto memoria gravitazionale (c.1)
  • l'effetto memoria gravitazionale (c.1) si riduce al teorema del gravitone molle (a.1) mediante una trasformata di Fourier.[9]

Oltre alla prima relazione triangolare evidenziata dagli autori, numerose altre possono esistere e sono state ipotizzate.[10]


Note

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  1. ^ Andrew Strominger, 1.1 The Infrared Triangle, in Lectures on the Infrared Structure of Gravity and Gauge Theory, Princeton University Press, 2018, pp. 1-3.
  2. ^ La radiazione infrarossa ha energie più basse della radiazione visibile, perciò in fisica è spesso usata come sinonimo di bassa energia.
  3. ^ Freddy Cachazo e Andrew Strominger, Evidence for a New Soft Graviton Theorem, aprile 2014.
  4. ^ Glenn Barnich e Cédric Troessaert, Symmetries of Asymptotically Flat Four-Dimensional Spacetimes at Null Infinity Revisited, in Physical Review Letters, vol. 105, n. 11, 8 settembre 2010, pp. 111103, DOI:10.1103/PhysRevLett.105.111103. URL consultato il 27 luglio 2023.
  5. ^ (EN) Sabrina Pasterski, Asymptotic symmetries and electromagnetic memory, in Journal of High Energy Physics, vol. 2017, n. 9, 28 settembre 2017, pp. 154, DOI:10.1007/JHEP09(2017)154. URL consultato il 26 luglio 2023.
  6. ^ (EN) Sabrina Pasterski, Andrew Strominger e Alexander Zhiboedov, New gravitational memories, in Journal of High Energy Physics, vol. 2016, n. 12, 14 dicembre 2016, pp. 53, DOI:10.1007/JHEP12(2016)053. URL consultato il 26 luglio 2023.
  7. ^ Lydia Bieri e David Garfinkle, An electromagnetic analogue of gravitational wave memory, in Classical and Quantum Gravity, vol. 30, n. 19, 7 ottobre 2013, pp. 195009, DOI:10.1088/0264-9381/30/19/195009. URL consultato il 26 luglio 2023.
  8. ^ (EN) Miika Sarkkinen, Memory effect in electromagnetic radiation [Effetto memoria nella radiazione elettromagnetica], su s3.cern.ch, Università di Helsinki - Dipartimento di fisica, 2018. URL consultato il 19 novembre 2023.
    «A passing gravitational wave periodically changes the relative distances of test particles, but after the wave has gone, there is no relative velocity between the particles. In the electromagnetic case, however, the memory effect is manifested as a ”kick”, a residual velocity imparted on a charge by the electromagnetic field.»
  9. ^ Andrew Strominger e Alexander Zhiboedov, Gravitational Memory, BMS Supertranslations and Soft Theorems, in arxiv.org, 2014, DOI:10.48550/arXiv.1411.5745.
  10. ^ Andrew Strominger, 1.3 Echoing Triangles, in Lectures on the Infrared Structure of Gravity and Gauge Theory, Princeton University Press, 2018, pp. 4-7.

Bibliografia

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  • (EN) Andrew Strominger, Lectures on the Infrared Structure of Gravity and Gauge Theory, Princeton University Press, 2018.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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