[ad_1]
Черные дыры с размерами в миллиарды километров (слева, на снимке Event Horizon Telescope) имеют общие черты с плотным состоянием субатомных глюонов, созданных в результате столкновений атомных ядер (справа). Предоставлено: Event Horizon Telescope Collaboration (слева) и Брукхейвенской национальной лаборатории (справа).
Физики обнаружили замечательное соответствие между плотными состояниями глюонов — подобных клею носителей сильного ядерного взаимодействия внутри атомных ядер — и огромными черными дырами в космосе.
Плотные стенки глюонов, известные как конденсат цветного стекла (CGC), образуются при столкновениях атомных ядер. Этот CGC измеряет всего 10-19 километров в поперечнике — меньше одной миллиардной доли километра. Черные дыры, напротив, простираются на миллиарды километров в диаметре.
Исследование, опубликованное в Физический обзор D, показывает, что обе системы состоят из плотно упакованных самодействующих частиц-носителей силы. В CGC такими частицами являются глюоны. В черных дырах такими частицами являются гравитоны. И глюоны в CGC, и гравитоны в черных дырах организованы наиболее эффективным образом, возможным для энергии и размера каждой системы.
Высокая степень порядка в CGC и черных дырах обусловлена тем, что каждая система упаковывает максимально возможное количество квантовой «информации» об особенностях частиц. Это включает их пространственное распределение, скорости и коллективные силы. Такие ограничения на «информационное» содержание универсальны.
Это означает, что исследование предполагает, что квантовая информатика может предоставить новые принципы организации для понимания этих совершенно разных систем. Математическое соответствие между этими системами также означает, что изучение каждой из них может улучшить наше понимание другой. Особый интерес представляют сравнения гравитационных ударных волн при слиянии черных дыр с глюонными ударными волнами при ядерных столкновениях.
Ученые изучают сильное взаимодействие ядерных столкновений. Например, на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов, пользовательском объекте Министерства энергетики, атомные ядра, ускоренные до скорости света, становятся плотными стенками глюонов, известными как конденсат цветного стекла (CGC). Когда ядра сталкиваются, CGC эволюционирует, образуя почти идеальную жидкость кварков и глюонов, фундаментальных строительных блоков, из которых состоит вся видимая материя.
Хотя сильное взаимодействие действует на субатомных масштабах, этот недавний анализ, проведенный учеными из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, Института физики Макса Планка и Брукхейвенской национальной лаборатории, показывает, что CGC имеет общие черты с черными дырами, огромными конгломератами гравитонов, которые действуют гравитационно Вселенная.
Оба набора взаимодействующих друг с другом частиц, по-видимому, организуются таким образом, что удовлетворяет универсальному пределу количества энтропии или беспорядка, который может существовать в каждой системе. Это математическое соответствие указывает на сходство между образованием, термализацией и распадом черных дыр и тем, что происходит, когда стенки глюонов сталкиваются в ядерных столкновениях на ультрарелятивистских скоростях — около скорости света.
Предел энтропии, управляющий этим соответствием, связан с максимальной упаковкой информации — ключевой особенностью квантовой информатики (QIS). Таким образом, QIS может способствовать дальнейшему пониманию учеными глюонов, гравитонов, CGC и черных дыр. Этот подход может также способствовать разработке квантовых компьютеров, использующих холодные атомы для моделирования и решения вопросов, связанных с этими сложными системами.
Больше информации:
Джиа Двали и др., Классификация и унитаризация малых партонов в КХД и гравитации: соответствие CGC-черной дыры, Физический обзор D (2022). DOI: 10.1103/PhysRevD.105.056026
Предоставлено Министерством энергетики США.
Цитата: Ученые находят общую нить, связывающую конденсат субатомного цветного стекла и массивные черные дыры (21 марта 2023 г.), полученное 21 марта 2023 г. с https://phys.org/news/2023-03-scientists-common-thread-linking-subatomic. HTML
Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
[ad_2]
Source link
