Τι υπάρχει στον πυρήνα μιας μαύρης τρύπας; Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Enrico Rinaldi, φυσικό στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, αξιοποίησε την κβαντική πληροφορική και τη μηχανική μάθηση για να αναλύσει την κβαντική κατάσταση ενός μοντέλου μήτρας, παρέχοντας νέες πληροφορίες για τη φύση των μαύρων οπών.
Η μελέτη βασίζεται στην ολογραφική αρχή, η οποία υποδηλώνει ότι οι θεμελιώδεις θεωρίες της σωματιδιακής φυσικής και της βαρύτητας είναι μαθηματικά ισοδύναμες, παρά το γεγονός ότι διατυπώνονται σε διαφορετικές διαστάσεις.
Θεωρίες των μαύρων οπών
Δύο επικρατούσες θεωρίες περιγράφουν τις μαύρες τρύπες από διαφορετικές προοπτικές διαστάσεων. Στο ένα πλαίσιο, η βαρύτητα λειτουργεί εντός της τρισδιάστατης γεωμετρίας της μαύρης τρύπας. Αντίθετα, η σωματιδιακή φυσική περιορίζεται στη δισδιάστατη επιφάνεια, που μοιάζει με επίπεδο δίσκο. Αυτή η δυαδικότητα αναδεικνύει μια βασική διάκριση μεταξύ των δύο μοντέλων, ενώ παράλληλα ενισχύει την αλληλένδετη φύση τους.
Η τεράστια μάζα μιας μαύρης τρύπας κάμπτει τον χωροχρόνο, δημιουργώντας ένα βαρυτικό πεδίο που εκτείνεται σε τρεις διαστάσεις. Αυτή η βαρυτική επίδραση συνδέεται μαθηματικά με τα σωματίδια που κινούνται σε δύο διαστάσεις πάνω από τη μαύρη τρύπα. Ως αποτέλεσμα, ενώ μια μαύρη τρύπα υπάρχει στον τρισδιάστατο χώρο, μπορεί να εμφανίζεται στους παρατηρητές ως προβολή σωματιδίων.
Ορισμένοι επιστήμονες προτείνουν ότι ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο - ως μια ολογραφική αναπαράσταση σωματιδίων. Αυτή η προοπτική θα μπορούσε να προσφέρει ένα ενοποιημένο κβαντικό πλαίσιο για τη βαρύτητα. Ο Enrico Rinaldi εξηγεί ότι στη Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν, ο χωροχρόνος υπάρχει χωρίς σωματίδια, ενώ στο Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, τα σωματίδια υπάρχουν χωρίς βαρυτικές δυνάμεις. Η συμφιλίωση αυτών των δύο θεμελιωδών θεωριών παραμένει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της φυσικής.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο PRX Quantum, ο Rinaldi και οι συνάδελφοί του διερευνούν πώς η κβαντική πληροφορική και η βαθιά μάθηση μπορούν να προωθήσουν την έρευνα σχετικά με την ολογραφική δυαδικότητα. Η εργασία τους επικεντρώνεται στον υπολογισμό της χαμηλότερης ενεργειακής κατάστασης των μοντέλων κβαντικών πινάκων - μαθηματικών κατασκευών που μπορούν να βοηθήσουν στην αποκάλυψη της φύσης αυτής της δυαδικότητας.
Πηγή: NewsBomb.gr
