A Princeton tudósai egy egyedülálló mikrochipt hoztak létre, amely képes szimulálni a téridő szerkezetét egy fekete lyukban vagy a miniatűr kétdimenziós univerzumban. Az ezzel az eszközzel végzett kísérletek első eredményeit a Nature folyóiratban mutatták be.
„A rendes számítógépek elvileg nem tudják kiszámítani az összetett kvantum anyagok és rendszerek viselkedését. Megpróbáltunk létrehozni egy eszközt, amely a természet elvégzi ezeket a számításokat értünk. Ez a chip lehetővé teszi számunkra, hogy gondolkodjunk azon, hogyan tudunk „kvantummechanikát” alakítani ívelt terekbe”- mondja Alicia Kollar a Princeton University-ből (USA). A szokásos és szupermasszív fekete lyukak olyan erős gravitációval rendelkeznek, hogy azokat nem lehet megoldani a fénysebesség túllépése nélkül. Semmi tárgy vagy sugárzás nem kerülhet ki a fekete lyuk hatására, amelyet "eseményhorizontnak" hívnak. Ami az eseményhorizonton túl történik, továbbra is rejtély és vita tárgya a fizikusok között. A legtöbb tudós úgy gondolja, hogy elvileg nem nézhetünk egy fekete lyukba és tanulmányozhatjuk annak szerkezetét,mivel ez rendkívül kellemetlen következményekhez vezet - ebben az esetben nem tudjuk "összeegyeztetni" Einstein relativitáselméletét és a kvantummechanikát.
Mindazonáltal léteznek fekete lyukak, viselkedésüket és létezésüket valahogy meg kell magyarázni. Viszonylag nemrégiben a fizikusok azt hitték, hogy a fekete lyukak valójában nem háromdimenziós, hanem kétdimenziós tárgyak, egyfajta kozmikus "hologramok".
Ezt az elméletet és az azt leíró egyenleteket az 1990-es évek végén két ismert kozmológus - Juan Maldasena a Princetoni Egyetemen és Gerard 't Hooft az Utrechti Egyetemen - állította elő.
Azt sugallták, hogy a fekete lyukon belüli téridő nem "lapos" jellegű, mint a környező univerzumban, hanem állandó negatív görbülettel rendelkezik. Egyszerűen fogalmazva, geometriailag hasonló egy nyereghez vagy egy fordított gömbhöz, és úgy van kialakítva, hogy annak "széle", az eseményhorizont belső széle, ugyanúgy végtelenül távol legyen a fekete lyuk bármely pontjától.
Amint Collard megjegyzi, ennek az elméletnek, valamint a Lobachevsky-teret használó tudományos ötleteknek a tesztelését bonyolította az a tény, hogy a részecskék és más tárgyak viselkedését egy ilyen térben szinte lehetetlen kiszámítani.
A Princetoni tudósok megoldották ezt a problémát azáltal, hogy miniatűr mikrohullámú generátorok segítségével létrehoztak egy első fajta "fekete lyuk szimulátort", valamint egy speciális chipet, amelybe sok darab szupravezetőt behelyeztek.
Nem vezetékek, hanem hullámvezetők szerepet játszanak, amelyek mentén a mikrohullámú források által generált fényrészecskék mozoghatnak és közvetetten kölcsönhatásba léphetnek egymással. Ezek az interakciók lelassítják más részecskék mozgását, vagy más módon befolyásolják őket.
Collard és munkatársai azt találták, hogy ha ezeket a hullámvezetőket egy méhsejtszerű rácsba helyezik, amely öt, hat vagy nyolcszögből áll, akkor a bennük lévő fotonok úgy viselkednek, mintha egy fekete lyukban vagy más helyiségben lennének. negatív görbület.
Promóciós videó:
Az ilyen chipek, amint azt a tudósok megjegyzik, nemcsak a fekete lyukak titkait tárják fel, többek között azt, hogy a hasonló tárgyak hogyan elpárolognak Hawking tanulmányának hatására, hanem felgyorsítják a kémiai, fizikai és más tudományterületek kvantumszámításait is.
Ehhez - amint a fizikus elismeri - meg kell változtatni a chip jelenlegi verziójának működését, hogy a fotonok aktívabban kölcsönhatásba lépjenek egymással. Ez egy teljesen megoldható probléma, amelyet a Princetoni kutatók a közeljövőben terveznek megoldani.