Черните дупки и свръхфлуидите са странна двойка - за първите знаем, че са толкова масивни, че дори светлината не може да избяга от тях, а другите са странна течност, която тече без триене.
Но нови компютърни симулации потвърждават, че свръхфлуидният хелий следва едно необичайно правило, познато от черните дупки и с мистериозна значение за физиката, разказва Science News.
Учените доказаха, че ентропията, мярка на информацията, съдържаща се в една система, се държи нелогично в свръхфлуидния хелий. Ентропията нараства със скорост пропорционална на площта на свръхфлуидния хелий, вместо на неговия обем, имитирайки как расте ентропията на една черна дупка, докато поглъща материя и се разширява.
За първи път това явление е демонстрирано в симулации на естествено срещащо се състояние на материята. Физиците докладват резултатите си на 14 март по време на среща на Американското физическо общество и в публикувана статия в Nature Physics.
"Ако удвоите размера на кутия, очаквате да се удвои количеството информация в нея", разказва физикът Кристофър Херман (Christopher Herdman) от Университета на Ватерло в Канада. Това е така, защото колкото е по-голяма кутията, толкова повече документи и друга информация може да се напъха вътре.
Приближаването към теорията, която обединява квантовата механика и Общата теория на относителността, която все пак е още проблемна, е убедило много физици, че черните дупки следват този "закон на площта".
За да изследват как се проявява този закон при свръхфлуидите, Херман и колеги му създават компютърна симулация на хелий. Изотопът, който те изучават, хелий-4, е същият, който издига балоните за 14 февруари нагоре, и който се превръща в свръхфлуид при температури под 2 Келвина (-271 ° по Целзий).
В симулацията учените проследяват вплетените атоми хелий - квантовите връзки, които вплитат частиците. В свръхфлуида учените избират въображаема сфера на материала и изследват вплитането между атомите във вътрешността на сферата и тези извън нея. Това вплитане поражда един вид ентропия в свръхфлуида. Учените увеличават размера на сферата, ентропията на вплетените частици също се увеличава. Скоростта на нарастване съответства на увеличението на повърхността на сферата, която нараства по-бавно от обема й.
Сферата на свръхфлуида е аналогична на хоризонта на събитията на черна дупка, област, от която няма връщане на всичко, доближило черната дупка, от която и светлината не може да избяга. При черните дупки частици от едната страна на хоризонта на събитията могат да бъдат вплетени с тези от другата страна, създавайки по този начин вплетена ентропия.
"Мисля, че резултатът е впечатляващ", коментира физикът Джо Серин (Joe Serene) от Джорджтаунския университет във Вашингтон. Но да се премине от симулации към измерване на вплетената ентропия в реалния хелий, вероятно ще бъде трудно. "Остава да се изясни дали наистина може да се изведе това от реални експериментални системи", разказва Серин.
Този закон на площта има изключително значение в областта на физиката. Осъзнаването, че ентропията на черната дупка е пропорционална на нейната повърхност е довело до холографския принцип, идеята, че информацията в рамките на една област от пространството може напълно да се възпроизведе върху неговата повърхност (вж "Хуан Малдасена: Илюзията гравитация"). Учените се надяват тази концепция да доведе до една обща теория на квантовата гравитация, обединяваща физиката на микросвета с мащабната гравитацията.
Нещо повече, някои учени смятат, че самата структура на пространство-времето може да е резултат от квантово вплитане, една идея, която също се оформи на базата на закона на площта.
"Вплетената ентропия е понятие, което е успешно в много различни области на физиката", отбелязва физикът Маркус Грайнер (Markus Greiner) от Харвардския университет. "Големият проблем е, че никой не знае как може да се измери в реални системи".
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари