Venäjän tiedeakatemian Steklov-matemaattisen instituutin fyysikot ovat kehittäneet teoreettisen kuvauksen aineen käyttäytymisestä mustien reikien sisällä ja löytäneet mahdollisen tavan sovittaa kvantfysiikka ja painovoiman teoria, artikkelissa, joka julkaistiin Journal of High Energy Physics -julkaisussa.
”Käytimme holografista lähestymistapaa. Se koostuu siitä, että kvantti-kaksiulotteinen järjestelmä, joka “elää” erityisen kaarevan 3D-tilan rajalla, jota kutsutaan anti-de Sitter -tilaksi, voidaan kuvata sen sisällä klassisen gravitaation fysiikan avulla. Siksi kolmiulotteinen avaruus, yhdessä kaiken, mitä tapahtuu sisällä, on hologrammin rooli, joka kuvaa sitä, mitä tapahtuu suoraan fyysisessä järjestelmässämme , sanoi Mihhail Khramtsov matemaattisesta instituutista, Venäjän tiedesäätiön lehdistöpalvelun lainaamana.
Säännöllisillä ja supermassiivisilla mustilla reikillä on niin voimakas painovoima, että sitä ei voida voittaa ylittämättä valon nopeutta. Mikään esine tai säteily ei pääse pakenemaan mustan aukon vaikutuksesta, jota kutsutaan "tapahtumahorisontiksi".
Se, mitä tapahtuu tapahtumahorisontin ulkopuolella, on edelleen mysteeri ja kiistanalainen kysymys fyysikoiden keskuudessa. Useimmat tutkijat uskovat, että periaatteessa on mahdotonta katsoa mustan aukon sisäpuolelle ja tutkia sen rakennetta, koska tämä johtaa erittäin epämiellyttäviin seurauksiin - tässä tapauksessa on mahdotonta sovittaa yhteen Einsteinin suhteellisuusteoriaa ja kvanttimekaniikkaa.
Siitä huolimatta mustia aukkoja on olemassa, ja niiden käyttäytyminen on kuvattava jotenkin. Suhteellisen äskettäin tutkijat alkoivat uskoa, että mustat aukot eivät oikeastaan ole kolmiulotteisia, vaan kaksiulotteisia esineitä - eräänlainen avaruushologramme, jossa tila kutistuu lähemmäksi reunoja ja missä suoraviivainen esine palaa lentopisteeseen.
Tämän teorian ja sitä kuvaavat yhtälöt esittivät 1990-luvun lopulla kaksi tunnettua kosmologia - Juan Maldasena Princetonin yliopistosta ja Gerard 't Hooft Utrechtin yliopistosta. Joidenkin tutkijoiden mukaan samanlaiset periaatteet voivat kuvata koko maailmankaikkeutta kokonaisuutena - toisin sanoen on täysin mahdollista, että elämme tasaisen kaksiulotteisen hologrammin sisällä.
Näiden periaatteiden perusteella Khramtsov ja hänen kollegansa yrittivät selittää, miksi mustien reikien olemassaolo ei ole termodynamiikan lakien vastainen, ja kuvaamaan myös kvantiprosesseja, jotka vastaavat lämmön kuljetuksesta niiden sisällä, suhteellisuusteorian ja muiden klassisten fysiikan lakien perusteella.
Laskelmat ovat osoittaneet, että mustassa aukossa voidaan todella havaita tietty termodynaamisen tasapainon analogi, kuten "normaalissa" maailmankaikkeudessa. Tutkijat korostavat, että tämä voidaan varmistaa kokeellisesti törmäämällä hiukkasia, jotka on jäähdytetty lämpötilaan, joka on lähellä absoluuttista nollaa.
Mainosvideo:
Jos tällaiset hiukkaset putoavat magneettisiin ansoihin, laserilla säteilytettyinä ne käyttäytyvät suunnilleen samalla tavalla kuin tasaisten mustien reikien aine. Erityisesti tieto uusien kvantisidosten esiintymisestä hiukkasten välillä etenee ansaan tietyllä nopeudella, ja poikkeamat siitä tarkoittavat, että venäläisten fyysikkojen laskelmat eivät ole täysin oikein.
Kuten Khramtsov toteaa, Brookhavenissa (USA) LHC: n tai RHIC-törmäyslaitteen sisällä esiintyvä kvarki-gluoniplasma voidaan lämmittää samalla tavalla, mikä sallii samojen periaatteiden käyttämisen kuvaamaan sen käyttäytymistä ja jatkotutkimuksia. Hänen mukaansa venäläiset fyysikot yrittävät lähitulevaisuudessa löytää vastauksen toiseen tärkeään mustaan reikään liittyvään kysymykseen: menetetäänkö tieto, kun aine kulkee tapahtumahorisontin läpi.