Physiker wenden holografische Dualität auf körnige Materie an

Forscher des Instituts für Theoretische Physik (ITP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und der Shanghai University

Jiao Tong (SJTU) entdeckte, dass körnige Materie (wie Sand) und einige Modelle von Schwarzen Löchern ähnliche nichtlineare Effekte aufweisen. Sie teilen eine holographische Dualität.

Es ermöglicht Ihnen, ungelöste physikalische Probleme zu vergleichenProbleme mit lösbaren mehrdimensionalen Gravitationsanalogen und umgekehrt. Die Abbildung zwischen verschiedenen Dimensionen erinnert an die optische holografische Projektionstechnik, daher der Name.

Obwohl holographische Dualität entstanden istEs stammt aus der Stringtheorie und war Teil der Suche nach einer kohärenten Theorie der Quantengravitation. Es wurde auch häufig in der Quantenchromodynamik, der Physik der kondensierten Materie und der Quanteninformation verwendet.

In dieser Arbeit wird die Idee des Holographischen verwendetDie Dualität erstreckt sich auf eine bestimmte Art athermischer, ungeordneter Feststoffe – körnige Materialien. Da die Körnchen meist eine makroskopische Größe haben, können thermische Schwankungen und Quanteneffekte vernachlässigt werden, stellen chinesische Wissenschaftler fest.

Schematische Darstellung der holographischen Dualität. 
Schwerkraftmodelle leben in (3+1) Dimensionen, während effektive Feldtheorien/Modellierung amorpher Festkörper in (2+1) Dimensionen leben. ITP-Bild

Darüber hinaus die traditionelle Elastizitätstheoriegeordnete Kristalle sind aufgrund der ungeordneten Natur körniger Materialien nicht mehr anwendbar (d. h. es gibt keine periodische Gitterstruktur, um die Körner räumlich zu verteilen). Das Verständnis der physikalischen Eigenschaften körniger Materie, wie etwa komplexer mechanischer Reaktionen, bleibt eine theoretische Herausforderung.

Granulatmaterialien können bis zu einem gewissen Grad verwendet werdenGrad, um Verformungen zu widerstehen und seine strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten. Wenn die Dehnung jedoch einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, bricht das Material, ein Phänomen, das als Fließen bezeichnet wird. In einigen Fällen kann Scherung zu einer Verstärkung des Kornsystems führen (d. h. zu einem Anstieg des Schermoduls), was sich in einer nichtlinearen Reaktion auf äußere Verformung äußert. 

Diese Studie prognostiziert interneBeziehung zwischen nichtlinearer Elastizität, Fluidität und Entropie körniger Materie basierend auf dem holographischen Prinzip der Dualität und effektiven Feldtheoriemethoden. Computersimulationen körniger Modelle bestätigen theoretische Vorhersagen.

Das neue Werk erweitert nicht nur das FeldAnwendungen der holographischen Dualität, deckt aber auch mögliche Zusammenhänge zwischen der Physik Schwarzer Löcher und amorphen Materialien auf und eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung und das Verständnis komplexer Systeme.

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