Natuurkundigen hebben theoretisch aangetoond dat, door een magnetisch veld aan te leggen op een klein, onregelmatig gevormde grafeenvlok, de vlok wordt een kwantumhologram van een zwart gat. Dit betekent dat de grafeenvlok de ruimtelijke structuur en karakteristieke eigenschappen van een zwart gat nabootst, maar in een veel kleinere lager dimensionaal systeem.

de fysici, Anffany Chen en coauteurs van instellingen in Canada, Israël, het VK, en de VS, hebben een artikel gepubliceerd over het grafeenquantumhologram in een recent nummer van: Fysieke beoordelingsbrieven .

"We laten zien dat een nogal alomtegenwoordig en goed bestudeerd materiaal - grafeen - zich onder bepaalde omstandigheden op nieuwe en opwindende manieren kan gedragen, " co-auteur Marcel Franz, een professor in de natuurkunde aan de Universiteit van British Columbia, vertelde Phys.org . "Specifiek, de elektronen in een grafeenvlok ter grootte van nanoschaal met een onregelmatige grens en in een aangelegd magnetisch veld zouden het zogenaamde Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) -model kunnen realiseren."

Zoals de natuurkundigen uitleggen, het SYK-model illustreert een soort "holografische dualiteit, " waarin een hoger-dimensionaal systeem (hier, een zwart gat in (1+1)-dimensionale ruimtetijd) kan worden weergegeven door een lager-dimensionaal systeem (in dit geval de elektronen in grafeen, die een (0+1)-dimensionale ruimtetijd innemen).

Het type holografische dualiteit geïllustreerd door het SYK-model is bijzonder interessant omdat het enkele van de kenmerkende eigenschappen van zwarte gaten vertoont, zoals niet-nul residuele entropie en kwantumchaospropagatie. Het kan ook helpen bij het beantwoorden van fundamentele vragen over het verband tussen kwantummechanica en zwaartekracht.

"Het SYK-model is tegenwoordig van groot belang voor natuurkundigen omdat wordt aangenomen dat het een holografische beschrijving bevat van een kwantumzwart gat, Franz zei. "Sommige van de meest raadselachtige mysteries in de moderne natuurkunde liggen op het raakvlak tussen Einsteins algemene relativiteitstheorie (een theorie die ruimtetijd beschrijft, zwaartekracht en zwarte gaten) en kwantummechanica (een theorie die microscopische verschijnselen beschrijft, elektronen, atomen, enzovoort). Een beter begrip van het SYK-model zou daarom licht kunnen werpen op deze fundamentele vragen."

In tegenstelling tot andere systemen die zijn voorgesteld om het SYK-model te demonstreren, de nieuwe kwantumfase van grafeen vereist geen geavanceerde fabricagetechnieken en zou met bestaande technologie realiseerbaar moeten zijn. De belangrijkste vereisten zijn dat de grafeenvlok een zeer onregelmatige grens en een schoon interieur heeft, zodat de elektronengolffuncties een willekeurige ruimtelijke structuur hebben, die de noodzakelijke voorwaarden biedt om het hologram van een zwart gat te realiseren.

"We werken momenteel aan het begrijpen van de transporteigenschappen van de grafeenvlok in het SYK-regime, ' zei Franz. 'Meer in het algemeen, we hopen dat onze theoretische resultaten experimentatoren zullen motiveren om grafeenvlokken te bestuderen van het type dat nodig is om de SYK-fysica te produceren, en we zijn klaar om theoretische ondersteuning te bieden aan dergelijke inspanningen."

© 2018 Fys.org