Aspects of Conformal Field Theory

Abstract

In dieser Dissertation analysieren wir drei Aspekte von Konforme Feldtheorien (CFTs). Erstens betrachten wir Korrelationsfunktionen von sekundären Zuständen (SZ) in zweidimensionalen CFTs. Wir diskutieren eine rekursive Formel zu ihrer Berechnung und erstellen eine Computerimplementierung dieser Formel. Damit können wir jede Korrelationsfunktion von SZ des Vakuums erhalten und für Nicht-Vakuum-SZ den Korrelator als Differentialoperator, der auf den jeweiligen primären Korrelator wirkt, ausdrücken. Mit diesem Code untersuchen wir dann einige Verschränkungs- und Unterscheidbarkeitsmaße zwischen SZ, i.e. die Rényi-Entropie, den Spurquadratabstand und die Sandwich-Rényi-Divergenz. Mit unseren Ergebnissen können wir die Rényi Quanten-Null-Energie-Bedingung testen und stellen neue Werkzeuge zur Analyse der holographischen Beschreibung von SZ bereit. Zweitens untersuchen wir vierdimensionale Weyl-Fermionen auf verschiedenen Hintergründen. Unser Interesse gilt ihrer Spuranomalie, und der Frage, ob die Pontryagin-Dichte auftritt. Deshalb berechnen wir die Anomalien von Dirac-Fermionen, die an vektorielle und axiale Eichfelder gekoppelt sind, und dann auf einem metrisch-axialen Tensor Hintergrund. Geeignete Grenzwerte der Hintergründe erlauben es dann, die Anomalien von Weyl-Fermionen, die an Eichfelder gekoppelt sind, und in einer gekrümmten Raumzeit zu berechnen. Wir bestätigen das Fehlen der Pontryagin-Dichte in den Spuranomalien. Drittens liefern wir die holographische Beschreibung einer vierdimensionalen CFT mit einem irrelevanten Operator. Wenn der Operator eine ganzzahlige konforme Dimension hat, modifiziert sein Vorhandensein in der CFT die Weyl-Transformation der Metrik, was wiederum die Spuranomalie ändert. Unter Ausnutzung der Äquivalenz zwischen Diffeomorphismen im Inneren und Weyl-Transformationen auf dem Rand, berechnen wir diese Modifikationen mithilfe der dualen Gravitationstheorie. Unsere Ergebnisse repräsentieren einen weiteren Test der AdS/CFT-Korrespondenz.

Conformal field theories (CFTs) are amongst the most studied field theories and they offer a remarkable playground in modern theoretical physics. In this thesis we analyse three aspects of CFTs in different dimensions. First, we consider correlation functions of descendant states in two-dimensional CFTs. We discuss a recursive formula to calculate them and provide a computer implementation of it. This allows us to obtain any correlation function of vacuum descendants, and for non-vacuum descendants to express the correlator as a differential operator acting on the respective primary correlator. With this code, we study some entanglement and distinguishability measures between descendant states, i.e. the Rényi entropy, trace square distance and sandwiched Rényi divergence. With our results we can test the Rényi Quantum Null Energy Condition and provide new tools to analyse the holographic description of descendant states. Second, we study four-dimensional Weyl fermions on different backgrounds. Our interest is in their trace anomaly, where the Pontryagin density has been claimed to appear. To ascertain this possibility, we compute the anomalies of Dirac fermions coupled to vector and axial non-abelian gauge fields and then in a metric-axial-tensor background. Appropriate limits of the backgrounds allow to recover the anomalies of Weyl fermions coupled to non-abelian gauge fields and in a curved spacetime. In both cases we confirm the absence of the Pontryagin density in the trace anomalies. Third, we provide the holographic description of a four-dimensional CFT with an irrelevant operator. When the operator has integer conformal dimension, its presence in the CFT modifies the Weyl transformation of the metric, which in turns modifies the trace anomaly. Exploiting the equivalence between bulk diffeomorphisms and boundary Weyl transformations, we compute these modifications from the dual gravity theory. Our results represent an additional test of the AdS/CFT conjecture.