Fra sorte huller til sand:Anvendelse af holografisk dualitet til granuleret stof

Forskere fra Institut for Teoretisk Fysik (ITP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) og Shanghai Jiao Tong University (SJTU) har fundet ud af, at granuleret stof (såsom sand) og nogle sorte hul-modeller viser lignende ikke-lineære effekter. Broen mellem de to er den holografiske dualitet.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Science Advances den 1. juni.

Holografisk dualitet gør det muligt at kortlægge uløste fysiske problemer til håndterbare højere-dimensionelle gravitationsmodstykker og omvendt. Kortlægningen mellem forskellige dimensioner ligner den optiske holografiske projektionsteknik, deraf navnet.

Selvom den holografiske dualitet stammer fra strengteori og var en del af søgen efter en konsistent teori om kvantetyngdekraft, er den også blevet anvendt bredt til kvantekromodynamik, fysik af kondenseret stof og kvanteinformation.

I dette arbejde udvides ideen om holografisk dualitet til en konkret type atermale, uordnede faste stoffer - granulære materialer. Da granulat har en tendens til at have en makroskopisk størrelse, kan termiske udsving og kvanteeffekter ignoreres.

Derudover er den traditionelle elasticitetsteori for ordnede krystaller ikke længere anvendelig på grund af den uordnede natur af granulære materialer (dvs. der er ingen periodisk gitterstruktur for den rumlige fordeling af korn). At forstå de fysiske egenskaber af granuleret stof, såsom de komplekse mekaniske reaktioner, er fortsat en teoretisk udfordring.

Granulære materialer kan modstå deformationer til en vis grad og bevare deres strukturelle integritet. Ikke desto mindre, når deformationen overstiger en vis tærskel, bryder materialet, et fænomen kendt som eftergivende. I nogle tilfælde kan forskydning føre til hærdning af det granulære system (dvs. en stigning i forskydningsmodul), hvilket fremstår som en ikke-lineær reaktion på den eksterne deformation.

Denne undersøgelse forudsiger iboende forhold mellem den ikke-lineære elasticitet, udbytte og entropi af granuleret stof, baseret på det holografiske dualitetsprincip og effektive feltteoretiske teknikker. Computersimuleringer af granulære modeller bekræfter de teoretiske forudsigelser.

Denne forskning udvider ikke kun anvendelsesområdet for den holografiske dualitet, men afslører også det potentielle forhold mellem sorte huls fysik og amorfe materialer, hvilket giver en ny vej til undersøgelse og forståelse af komplekse systemer. + Udforsk yderligere

Hvad er der inde i et sort hul? Fysiker bruger kvanteberegning, maskinlæring til at finde ud af det