Свръхфлудите се държат като черни дупки (видео)

Липсата на триене на свръхфлуидния хелий изглежда следва същия нелогичен "закон на площта" като черните дупки

Наука ОFFNews Последна промяна на 17 март 2017 в 09:00 6341 0

Свръхфлуидният хелий следва странно правило на физиката. Информацията в системата - ентропията - се увеличава пропорционално на повърхността на системата, а не на обема й. В симулации на свръхфлуида ентропията на атомите (в синьо) вплетени с други (в зелено) се увеличава с повърхността на сферата на частиците (в сиво).

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".

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !