Fysiker från Steklov matematiska institut vid den ryska vetenskapsakademin har utvecklat en teoretisk beskrivning av materiens beteende i svarta hål och har hittat ett möjligt sätt att förena kvantfysik och teorin om tyngdkraft, enligt en artikel publicerad i Journal of High Energy Physics.
”Vi använde en holografisk strategi. Det består i det faktum att ett kvant-tvådimensionellt system som "lever" på gränsen till ett speciellt krökt 3D-utrymme, kallad anti-de Sitter-rymden, kan beskrivas inuti det av klassisk gravitationsfysik. Således spelar det tredimensionella rymden, tillsammans med allt som händer inuti, rollen som ett hologram som illustrerar vad som händer direkt i vårt fysiska system, "sade Mikhail Khramtsov från Matematiska institutet, citerat av presstjänsten från Russian Science Foundation.
Vanliga och supermassiva svarta hål har en så stark tyngdkraft att de inte kan övervinnas utan att överskrida ljusets hastighet. Inga föremål eller strålning kan slippa bortom påverkan av det svarta hålet, som kallas "händelseshorisonten".
Det som händer utanför händels horisonten förblir ett mysterium och en fråga om kontroverser bland fysiker. De flesta forskare tror att det i princip är omöjligt att titta inuti ett svart hål och studera dess struktur, eftersom det kommer att leda till extremt obehagliga konsekvenser - i det här fallet kommer det att vara omöjligt att förena Einsteins relativitetsteori och kvantmekanik.
Ändå finns svarta hål, och deras beteende måste beskrivas på något sätt. Relativt nyligen började forskare tro att svarta hål faktiskt inte är tredimensionella, utan tvådimensionella föremål - ett slags rymdhologram, där rymden krymper närmare kanterna och där ett objekt som kastas i en rak linje återvänder till flygpunkten.
Denna teori och ekvationer som beskriver den lades fram i slutet av 1990-talet av två välkända kosmologer - Juan Maldasena från Princeton University och Gerard 't Hooft från Utrecht University. Enligt vissa forskare kan liknande principer beskriva hela universum som en helhet - med andra ord, det är mycket möjligt att vi lever i ett platt tvådimensionellt hologram.
Baserat på dessa principer försökte Khramtsov och hans kollegor förklara varför själva existensen av svarta hål inte bryter mot termodynamikens lagar, och även för att beskriva kvantprocesserna som ansvarar för att transportera värme inuti dem, baserat på relativitetsteorin och andra klassiska fysiklagar.
Beräkningar har visat att i ett svart hål en viss analog av termodynamisk jämvikt verkligen kan observeras, som i det "normala" universum. Forskare betonar att detta kan verifieras experimentellt genom att kollidera partiklar kylda till temperaturer nära absolut noll.
Kampanjvideo:
Om sådana partiklar faller i magnetfällor, då de bestrålas med en laser, kommer de att uppträda på ungefär samma sätt som materien i platta svarta hål. Speciellt kommer information om uppkomsten av nya kvantbindningar mellan partiklar att spridas in i fällan med en viss hastighet, och avvikelser från den kommer att innebära att beräkningarna av ryska fysiker inte är helt korrekta.
Som Khramtsov noterar kan kvark-gluonplasma som uppstår inne i LHC eller RHIC-kollideraren i Brookhaven (USA) värmas på ett liknande sätt, vilket gör att man kan använda samma principer för att beskriva dess beteende och vidare studier. Enligt honom kommer ryska fysiker inom en snar framtid att försöka hitta ett svar på en annan viktig fråga relaterad till svarta hål: är information förlorad när materien passerar genom händelseshorisonten.
