휘어진 시공간의 양자장론 문서 원본 보기

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'''휘어진 시공간의 양자장론'''({{lang|en|quantum field theory in curved spacetime}})이란 [[입자물리학]]에서 [[민코프스키 공간]] [[양자장론]]을 [[휘어진 공간]]으로 확장시킨 것이다. 이 이론의 일반적 예측에 따르면 시간에 종속적인 [[중력장]]에 의해 입자가 생성될 수 있다.

[[등가원리]]로 인하여 양자화 과정은 국소적으로 원점의 [[아핀 접속]]이 0으로 맞춰져 있고 0이 아닌 [[리만 텐서]]가 적절한 형식화가 선택된 [[간정좌표계]]와 유사해진다. 그러나 [[민코프스키 공간|평탄한 시공간]]에 대한 양자장론에서도 입자의 개수는 국소적으로 제대로 정의할 수 없다. [[우주상수]]가 0이 아닐 때, 휘어진 시공간에서 양자장은 점근적 [[기본 입자|입자]]로서의 해석을 상실한다. 오로지 특수한 상황, 예컨대 점근적으로 평탄한 시공간(곡률이 0)에서만 들어오고 나가는 입자를 생각할 수 있으며, 이를 통해 [[산란 행렬]]을 정의할 수 있게 된다. 그러나 이러한 평탄한 시공간에서도 입자 해석은 관찰자에게 종속된다(i.e. 동일한 시공간에 대하여 서로 다른 관찰자들이 각자 측정한 입자 수는 서로 다를 것이다).

배경 [[계량 텐서]]가 둥근 시간 [[킬링 벡터]]를 가지지 않는다면 [[진공]]이나 [[바닥상태]]를 단일하게 정의할 수 있는 방법은 없다. 진공의 개념은 [[미분동형사상]]에서 불변하지 않는다. <math>t'(t)</math>가 미분동형사상이라면, <math>\operatorname{exp} \left[ ikt'(t) \right]</math>의 일반화된 [[푸리에 변환]]은 <math>k > 0</math>일 때에도 음의 진동수를 갖는다. [[생성연산자와 소멸연산자|생성연산자]]는 양의 진동수에, [[생성연산자와 소멸연산자|소멸연산자]]는 음의 진동수에 대응되는데, 이 때문에 한 관찰자에게는 진공으로 보이는 상태가 다른 관찰자에게는 진공 상태로 보이지 않을 수 있으며, 심지어 적절한 가정 하에서는 [[열원]]으로 보일 수도 있다.

1980년대 말 이후로 [[루돌프 하크]]와 [[다니엘 카스틀레]]가 휘어진 시공간을 대수적으로 표현하기 위해 [[국소양자장론]]적 접근을 도입했다. 국소양자장론의 관점은 [[재규격화]] 과정을 휘어진 배경에 전개된 양자장으로 일반화시키기에 적절하였다. 양자장론에 관한 여러 엄격한 결과들로 인하여 [[블랙홀]]의 존재가 확정되었다. 특히 대수적 접근의 성과는 상술한 기준이 되는 진공상태가 부재함으로써 발생하는 문제를 다룰 수 있게 되었다는 것이다.<ref>{{웹 인용
 | author = C. J. Fewster
 | year = 2008
 | location = York, UK
 | publisher = 
 | title = Lectures on quantum field theory in curved spacetime (Lecture Note 39/2008 Max Planck Institute for Mathematics in the Natural Sciences (2008))
 | arxiv = 
 | url = http://www.mis.mpg.de/preprints/ln/lecturenote-3908.pdf
}}</ref><ref>{{웹 인용
 | author = I. Khavkine and V. Moretti
 | year = 2015
 | location = Trento, Italy
 | publisher = 
 | title = Algebraic QFT in Curved Spacetime and quasifree Hadamard states: an introduction)
 | arxiv =1412.5945
 | url = http://arxiv.org/pdf/1412.5945v1.pdf
}}</ref>)

이 이론을 응용한 가장 대표적인 사례는 [[스티븐 호킹|호킹]]의 슈바르츠실트 블랙홀의 열복사 예측([[호킹 복사]])이다. 또한 관련된 예측으로 진공 속에서 가속되는 관찰자는 입자의 열복사를 측정하게 된다는 [[언루 효과]]가 있다.

== 같이 보기 ==
* [[일반 상대성이론]]
* [[양자장론의 역사]]
* [[통계장론]]
* [[위상 양자장론]]
== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:양자장론]]
[[분류:양자중력]]