2022-06-16 (Strings on AdS3 and Holography)

很喜欢Eberhardt文章的风格,特别是那些他自己一个人写的长文章,一个人娓娓道来,有点像听老郭评书的感觉。这次也很开心可以请到他连续四周给了4个lectures,受益匪浅。

  1. Why AdS_3 is interesting?
    可能一个主要原因是相比于AdS_5, AdS_3上的弦论,也就是worldsheet theory 更加简单。Bosonic string只是一个SL(2,R) WZW model, 可以用所有CFT的技巧对其求解而并不依赖半经典的supergravity描述,也就是弦论这边的计算结果可以直接和场论的弱耦合微扰计算比较。这在AdS_5 是很难实现的。边界的N=4 SYM理论的effective coupling 是 ’t Hooft coupling
    \lambda=N g_{YM}^2=\frac{l_{AdS}^4}{{\alpha'}^2}
    弱耦合等效于bulk里面的AdS半径相比于弦的尺度很小,这时bulk的supergravity的描述已经不再适用。而描述的弦论worldsheet是non-linear sigma model,求解也是很不容易。

  2. How to build AdS_3\times S^3\times T^4?
    可以用D1-D5-brane system,得到的弦论是背景具有R-R flux。
    也可以用F1-NS5-branes,得到的就是纯NS-NS 背景,所以只需要考虑metric 还有 B-field or H=dBH 的对应的charge 是 Q_{NS5}=k 类比与\lambda :
    k=\frac{l_{AdS}^2}{{\alpha'}}
    \star H 对应的charge 是Q_{F1} 类比与N。具有纯NS-NS 背景也是AdS_3弦论更简单的一个原因。

  3. Some facts about SL(2,R) WZW model
    WZW model是典型的的具有额外对称性的CFT。这里的额外对称性是 \widetilde{SL(2,R)}_k affine Kac-moody algebra with a central extension k
    他的希尔伯特空间是由他的unitary irreducible representation决定,但是因为SL(2,R) 不是compact,所以表示论有点复杂:
    D_j^\pm: Discrete series with highest weight representation |j\rangle
    C_j^\alpha: Continuous series without highest weight representation |m\rangle,\quad m=\mathbb{Z}+\alpha,\quad j=\frac{1}{2}+\text{i}\mathbb{R}
    除此之外,还有他们的spectral flow。 spectral flow 是李代数的一个外自同构,将一个表示映射到另外的表示。这些spectral flow的irreps 在k>>1 的时候也就是可以把弦看做点粒子的时候不会起到作用,但是在有限k的时候我们必须把他们加入到希尔伯特空间里面这样弦论才会自洽。

  4. Strings on AdS_3\times S_3\times T^4
    SL(2,R)WZW model 只是描述了AdS_3 的部分,现在考虑完整的弦论背景,然后impose unitariy condition还有mass-shell condition。
    Unitarity 会进一步限制不可约表示
    For the irreps D_j^+, j<\frac{k}{2}
    通过Mass-shell condition 我们会发现如下对应
    discrete reps 对应了弦论的希尔伯特空间的离散sector --> short string
    continuous reps 对应了弦论希尔伯特空间的连续sector --> long string
    真正我们要考虑的是超对称的弦论,因为超对称,表示构成了不同的supermultiplet。

  5. Tensonless string
    Tensonless string对应了k=1的情况。这里有一个subtlety,我们不能在\widetilde{SL(2,R)}_kWZW里直接取k=1的极限,因为这个CFT 的central charge 是
    c=\frac{3k}{k-2}
    解决的办法采取hybird formalism,通过field redefinition可以把worldsheet theory写成一个PSU(1,1|2)_k的WZW model。

  6. Why k=1?
    1): 这时的理论有一个free field description。
    2): 因为Unitary bound,这时理论只有short multiplet:j=1/2。 所以即使是对于continous reps C_j^\alpha , j也不再是一个连续的参数了!也就是说这时候弦论的希尔伯特空间是离散的。

这两个facts的一个后果就是弦论的配分函数会正比于一些delta function!(这也是一般free theory 的特性,这些delta function的来源是charge conservation。)

  1. String on Asymptotic AdS
    根据AdS/CFT duality,我们真正需要计算的是string theory with aysmptotic AdS 边界条件。所以之前的考虑的WZW model还不够。

为了保证worldsheet的conformal symmetry(弦论要well-defined),背景必须是on-shell 的。对于AdS_3,所有on-shell 背景都是 global AdS_3的某种orbifold!如果我们要求边界具有torus (两个cycles)的拓扑,那么orbifold group只能是\mathbb{Z},对应的背景是thermal AdS_3。所以我们真正要考虑的是Z-orbifold PSU(1,1|2)_1 WZW model。

  1. The boundary theory dual
    一个关键的对偶是
    L_0^{dual ~ CFT}=J_0^{3} \tag{1}
    另一个关键的fact是我们定义的弦论的partition function Z(t,T) 有两个fugacity (t,T)分别对应J_0^3L_0 。 因为J_0^3 是守恒荷,配方函数里的delta function是关于t的,限制t在某个lattice 上面。

最后一个关键的fact是 orbifold group的生成元是J_0^3 。利用modular invariance可以推导出Z-orbifold 弦论的partition function,delta function还存在,使得partition function localize 到
t=\frac{a T+b}{cT+d} \tag{2}
根据(1), 我们把t identify成边界理论CFT的modular parameter, 等式(2)说明,worldsheet 的modular parameter T和 边界torus modular parameter t 之间有一个holomorphic map。如果我们计算弦论的1-loop partition function,也就是要对T积分,就会发现partition function完全localize 到边界torus 的covering space 上面。所以只有和那些与边界torus holomorphic 的worldsheet才有贡献。积分后的结果正好是symmetry orbifold T^N的(grand) partition function。

  1. background independent
    我们也可以在其他背景计算弦论的partition function。更改背景等价于改变orbifold group,但是结果是partition function总是localize到边界的torus上面。所以不同背景的弦论partition function都是相等的。

ps. Eberhardt's lecture notes 链接: https://pan.baidu.com/s/1X3PP_4YFvZOV260DHWzlMw 提取码: g6t2
pps. Lecture video https://www.bilibili.com/video/BV1Mt4y1H7sJ/?vd_source=a6100646d607f085ff412c9f2d7aca44

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