Kvantfysiikka on kiehtovaa, mutta mutkikasta ymmärrettävää aihetta, ja yksi niistä asioista, joka pelkää fysiikan opiskelijat, on käsitys takertumisesta. (Todellisuudessa hiukkaset ovat useissa tiloissa - pyörivät esimerkiksi useassa suunnassa - ja niiden voidaan sanoa olevan vain yhdessä tai toisessa tilassa, kun ne mitataan.)
”Kohtelias toiminta etäältä” on tapa, jolla Albert Einstein viittasi siihen. Tässä on uusi asia tästä: Massachusettsin teknillisen instituutin vanhempi tutkijatohtori Julian Sonner johti tutkimusta, joka osoitti, että kun kaksi näistä kvarkeista luodaan, jousiteoria luo madonreiän, joka yhdistää kvarkit.
MIT: n mukaan tämä voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin painovoiman (joka tapahtuu suuressa mittakaavassa) ja kvanttimekaniikan (mikä tapahtuu hyvin pienessä mittakaavassa) välistä yhteyttä. Kuten MIT toteaa, fyysikoille on toistaiseksi ollut erittäin vaikeaa ”selittää painovoima kvantmekaanisilla termeillä”, mikä on aiheuttanut mielenkiintoa laatia yksi universumia yhdistävä teoria. Ei vielä onnea, mutta monet ihmiset uskovat sen olevan olemassa.
"Kvantitatiivisuudesta on joitain kovia kysymyksiä, joita emme vieläkään ymmärrä, ja olemme lyöneet päätämme näihin ongelmiin pitkään", Sonner totesi. "Meidän on löydettävä oikeat suunnat näiden kysymysten ymmärtämiseksi."
Kvantin takertuminen kuulostaa kokemuksellamme niin vieraalta, koska se näyttää ylittävän valon nopeuden, mikä rikkoo Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa. (Nopeusrajoitusta testataan edelleen, tietenkin, siksi tutkijat olivat niin innoissaan, kun hiukkaset näyttivät liikkuvan valoa nopeammin vuonna 2011 tehdyssä kokeessa, joka myöhemmin purettiin viallisen anturin takia.)
Joka tapauksessa uusi tutkimus eteni näin:
- Sonner tarkasteli syventävien opintojen instituutin Juan Maldacenan ja Stanfordin yliopiston Leonard Susskindin töitä. Fyysikot tarkastelivat, kuinka takertuneet mustat aukot käyttäytyisivät. ”Kun mustat aukot takertuivat ja vedettiin sitten erilleen, teoreetikot havaitsivat, että syntyi madonreikä - avaruusajan läpi kulkeva tunneli, jonka ajatellaan pitävän yhdessä painovoiman avulla. Idea näytti viittaavan siihen, että matoreikien tapauksessa painovoima syntyy juuttuneiden mustien reikien perusteellisemmasta ilmiöstä ”, MIT totesi.
- Sonner aloitti sitten kvarkkien luomisen nähdäkseen, voisiko hän seurata mitä tapahtuu, kun kaksi ovat takertuneet toisiinsa. Sähkökentän avulla hän pystyi tarttumaan pariin hiukkasia, jotka tulevat tyhjiöympäristöstä muutaman ”ohimenevän” hiukkasen kanssa.
- Saatuaan hiukkaset hän kartoitti ne avaruus-ajan suhteen (nelidimensioinen tila). Huomaa: Painovoiman uskotaan olevan viides ulottuvuus, koska se voi taipua avaruus-aikaa, kuten näet alla olevista galaksien kuvista.
- Sonner yritti sitten selvittää, mitä tapahtuisi viidennessä ulottuvuudessa, kun kvarkit takertuvat neljänteen ulottuvuuteen, käyttämällä holografiseen kaksinaisuuteen kutsuttua jousiteoriakonseptia. ”Vaikka hologrammi on kaksiulotteinen esine, se sisältää kaikki tarvittavat tiedot kolmiulotteisen näkymän esittämiseksi. Pohjimmiltaan holografinen kaksinaisuus on tapa saada monimutkaisempi ulottuvuus seuraavasta alimmasta ulottuvuudesta ”, MIT totesi.
- Ja se oli holografisen kaksinaisuuden alaisena, että Sonner löysi madonreiän. Seurauksena on tuo painovoimaitsevoi tulla ulos näiden hiukkasten takertumisesta, ja että universumin näkemä taivutus johtuu myös takertumisesta.
"Se on toistaiseksi alkeellisin esitys, jossa takertuminen aiheuttaa jonkinlaista geometriaa", Sonner totesi. ”Mitä tapahtuu, jos osa tästä takertumisesta katoaa, ja mitä tapahtuu geometrialle? On monia teitä, joita voidaan ajaa, ja tässä mielessä tämä työ voi osoittautua erittäin hyödylliseksi. "
Voit tarkastella tutkimusta Physical Review Letters -lehdessä.
Lähde: Massachusetts Institute of Technology
