O echipă de oameni de știință de la University of Vermont și de la University of Waterloo din Canada a descoperit că găurile negre și atomii ultrarăciţi de heliu au ceva în comun: legea care guvernează comportamentul lor ciudat.

Legea fizică privind suprafața de inseparabilitate cuantică, evidențiată în cazul găurilor negre încă din anii 1970, a fost acum constatată şi la atomii ultraraciti de heliu. Această descoperire înseamnă că inseparabilitatea cuantică și implicaţiile acestui fenomen misterios pentru calculul cuantic, şi nu numai, vor putea fi studiate în laboratoarele de cercetare.

Adrian Del Maestro, fizician din cadrul University of Vermont, cel care a condus cercetarea, a arătat că această „ciudată” constatare poate releva o mai bună înţelegere a realităţii, deoarece această lege fizică se aplică nu numai la scară cosmică, ci şi la scara atomului.

Del Maestro și echipa sa de cercetători consideră că această descoperire poate conduce la realizarea unor computere cuantice extrem de rapide, a căror funcţionare se poate baza pe utilizarea heliului superfluid. De asemenea, fizicienii cred că cercetarea lor poate ajuta la elaborarea unei noi teorii a gravitației cuantice.

Într-un nou studiu, publicat în Nature Physics, cercetătorii au descris rezultatele unei simulări din domeniul fizicii heliului ultrarăcit. În cadrul acesteia ei au transformat heliul în stare gazoasă într-un superfluid, astfel încât atomii de heliu au dobândit proprietăţi duale undă/corpuscul, aşa cum au fost acestea descrise de Max Planck și alți fizicieni. La temperaturi sub două grade Kelvin, atomii de heliu nu mai erau independenți unii de ceilalţi, ci se aflau într-o stare de inseparabilitate cuantică.

Inseparabilitatea cuanticăInseparabilitatea cuantică. Credit: Mark Garlick/Science Photo Library

Cu ajutorul a două supercomputere, cercetătorii au studiat cum interacţionează între ei 64 de atomi de heliu într-un superfluid. Ei au descoperit că suprafața sferei de heliu, separată de volumul mai mare al containerului în care se află, condiţionează cantitatea de informații cuantice ce sunt partajate de atomii de heliu aflaţi în stare de inseparabilitate cuantică şi nu volumul sferei de heliu.

Cu alte cuvinte, volumul tridimensional al spațiului a fost codificat pe suprafața sa bidimensională, ca o hologramă, similar unei găuri negre.

Gravitaţia cuantică

Gravitaţia cuantică este o teorie care încearcă să unifice gravitaţia și toate celelalte forțe fundamentale ale fizicii. Teoria corzilor, gravitaţia cuantică euclidiană, gravitaţia cuantică în bucle și supergravitaţia sunt exemple ale unei astfel de teorii. După cum probabil ştiţi, o teorie unificatoare pentru toate aceste forțe se presupune a fi o teorie a totului, dar aceasta nu a fost încă descoperită.

Totuşi, rezultatele cercetărilor efectuate în cadrul University of Vermont și University of Waterloo ar putea constitui un real progres în ceea ce priveşte calculul cuantic sau găsirea unei teorii unificate a gravitației cuantice. Deocamdată fizicienii nu au reușit să găsească o teorie unificată a gravitaţiei cuantice, dar oamenii de știință continuă să caute conexiuni între mecanica cuantică şi teoriile actuale ale gravitaţiei.

„Teoria clasică a gravitației se bazează pe cunoașterea exactă a formei sau a geometriei spațiului-timp”, a declarat Del Maestro.

Deoarece în mecanica cuantică există o incertitudine cu privire la forma spațiului și a timpului, noul studiu conduce la ideea că putem să înțelegem Universul tridimensional prin intermediul unor informații stocate pe o suprafață bidimensională. Astfel, studiul heliului superfluid poate dezvălui noi modalități prin care s-ar putea elabora o teorie unificată a câmpului care include gravitaţia.

Sursă: Futurism