Een groep Skoltech-onderzoekers onder leiding van professor Anatoly Dymarsky heeft de opkomst van gegeneraliseerde thermische ensembles in kwantumsystemen met extra symmetrieën bestudeerd. Als resultaat ontdekten ze dat zwarte gaten op dezelfde manier thermaliseren als gewone materie. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

De fysica van zwarte gaten blijft een ongrijpbaar hoofdstuk van de moderne fysica. Het is het scherpste spanningspunt tussen de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie. Volgens de kwantummechanica zouden zwarte gaten zich moeten gedragen als andere gewone kwantumsystemen. Nog, er zijn veel manieren waarop dit problematisch is vanuit het oogpunt van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Daarom, de kwestie van het kwantummechanisch begrijpen van zwarte gaten blijft een constante bron van fysieke paradoxen. De zorgvuldige oplossing van dergelijke paradoxen zou ons een idee moeten geven van hoe kwantumzwaartekracht werkt. Daarom is de fysica van zwarte gaten het onderwerp van actief onderzoek in de theoretische fysica.

Een bijzonder belangrijke vraag is hoe zwarte gaten thermaliseren. Een recent onderzoek van een groep Skoltech-onderzoekers heeft uitgewezen dat zwarte gaten in dit opzicht niet zo veel verschillen van gewone materie. Namelijk, het ontstaan ​​van evenwicht kan worden verklaard in termen van hetzelfde mechanisme als in het conventionele geval. Een analytische studie van zwarte gaten werd mogelijk dankzij de zich snel ontwikkelende theoretische instrumenten van de zogenaamde holografische dualiteit. Deze dualiteit brengt bepaalde soorten conventionele kwantumsystemen in kaart met specifieke gevallen van kwantumzwaartekrachtsystemen. Hoewel er extra werk nodig is om deze gelijkenis met thermalisatiedynamica uit te breiden, dit werk biedt extra ondersteuning voor het paradigma dat belangrijke aspecten van zwarte gaten en kwantumzwaartekracht in het algemeen kunnen worden verklaard in termen van de collectieve dynamiek van conventionele kwantumsystemen met veel lichamen.

Verder, het werk werpt een nieuw licht op hoe conventionele kwantumsystemen met meerdere lichamen thermaliseren. Het is algemeen aanvaard dat geïsoleerde kwantummechanische systemen nauwkeurig kunnen worden beschreven door statistische evenwichtsmechanica. De precieze wiskundige verklaring die een dergelijke beschrijving geeft, wordt de Eigenstate Thermalization-hypothese genoemd. Hoe dan ook, een bewijs van deze hypothese ontbrak. Auteurs van het artikel beweren deze leemte gedeeltelijk op te vullen.

"Voor zover wij weten, ons werk is het allereerste analytische bewijs van de Eigenstate Thermalisatie Hypothese in ruimtelijk uitgebreide systemen, waarbij alle eerdere werken over het onderwerp (op enkele uitzonderingen na) numeriek zijn. Wij zijn van mening dat de conceptuele en technische nieuwigheid van ons artikel van breed belang is, " legt professor Anatoly Dymarsky van het Skoltech Center for Energy Science and Technology uit.