Onderzoekers van het Institute of Theoretical Physics (ITP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) en de Shanghai Jiao Tong University (SJTU) hebben ontdekt dat korrelige materie (zoals zand) en sommige modellen van zwarte gaten vergelijkbare niet-lineaire effecten vertonen. De brug tussen de twee is de holografische dualiteit.

De studie is gepubliceerd in Science Advances op 1 juni

Holografische dualiteit stelt iemand in staat onopgeloste fysieke problemen toe te wijzen aan hanteerbare hoger-dimensionale zwaartekrachttegenhangers en vice versa. De mapping tussen verschillende dimensies lijkt op de optische holografische projectietechniek, vandaar de naam.

Hoewel de holografische dualiteit voortkwam uit de snaartheorie en deel uitmaakte van de zoektocht naar een consistente theorie van kwantumzwaartekracht, is het ook op grote schaal toegepast op kwantumchromodynamica, fysica van gecondenseerde materie en kwantuminformatie.

In dit werk wordt het idee van holografische dualiteit uitgebreid tot een concreet type athermische, ongeordende vaste stoffen - korrelige materialen. Omdat korrels meestal een macroscopische grootte hebben, kunnen thermische fluctuaties en kwantumeffecten worden genegeerd.

Bovendien is de traditionele elasticiteitstheorie van geordende kristallen niet langer van toepassing vanwege de ongeordende aard van korrelige materialen (d.w.z. er is geen periodieke roosterstructuur voor de ruimtelijke verdeling van korrels). Het begrijpen van de fysische eigenschappen van korrelige materie, zoals de complexe mechanische reacties, blijft een theoretische uitdaging.

Granulaire materialen zijn tot op zekere hoogte bestand tegen vervormingen en behouden hun structurele integriteit. Niettemin, wanneer de vervorming een bepaalde drempel overschrijdt, breekt het materiaal, een fenomeen dat bekend staat als meegeven. In sommige gevallen kan afschuiving leiden tot de verharding van het granulaire systeem (d.w.z. een toename van de afschuifmodulus), wat verschijnt als een niet-lineaire reactie op de externe vervorming.

Deze studie voorspelt intrinsieke relaties tussen de niet-lineaire elasticiteit, het meegeven en de entropie van korrelige materie, gebaseerd op het holografische dualiteitsprincipe en effectieve veldtheorietechnieken. Computersimulaties van granulaire modellen verifiëren de theoretische voorspellingen.

Dit onderzoek breidt niet alleen het toepassingsgebied van de holografische dualiteit uit, maar onthult ook de potentiële relatie tussen de fysica van zwarte gaten en amorfe materialen, wat een nieuwe weg biedt voor de studie en het begrip van complexe systemen. + Verder verkennen

Wat zit er in een zwart gat? Natuurkundige gebruikt kwantumcomputing, machine learning om erachter te komen