I fisici applicano la dualità olografica alla materia granulare

Ricercatori dell'Istituto di Fisica Teorica (ITP) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) e dell'Università di Shanghai

Jiao Tong (SJTU) ha scoperto che la materia granulare (come la sabbia) e alcuni modelli di buco nero mostrano effetti non lineari simili. Condividono una dualità olografica.

Ti permette di confrontare problemi fisici irrisoltiproblemi con analoghi gravitazionali multidimensionali risolvibili e viceversa. La mappatura tra diverse dimensioni ricorda la tecnica della proiezione ottica olografica, da cui il nome.

Sebbene sia sorta la dualità olograficadalla teoria delle stringhe e faceva parte della ricerca di una teoria coerente della gravità quantistica, fu ampiamente utilizzato anche nella cromodinamica quantistica, nella fisica della materia condensata e nell'informazione quantistica.

In questo lavoro nasce l'idea dell'olograficola dualità si estende a un tipo specifico di solidi atermici e disordinati: materiali granulari. Poiché i granuli sono solitamente di dimensioni macroscopiche, le fluttuazioni termiche e gli effetti quantistici possono essere trascurati, notano gli scienziati cinesi.

Rappresentazione schematica della dualità olografica. 
I modelli di gravità vivono in (3+1) dimensioni, mentre le teorie di campo/modellazione efficaci dei solidi amorfi vivono in (2+1) dimensioni. Immagine ITP

Inoltre, la tradizionale teoria dell'elasticitàcristalli ordinati non è più applicabile a causa della natura disordinata dei materiali granulari (vale a dire, non esiste una struttura reticolare periodica per la distribuzione spaziale dei grani). Comprendere le proprietà fisiche della materia granulare, come le reazioni meccaniche complesse, rimane una sfida teorica.

I materiali granulari possono, in una certa misuragrado di resistere alla deformazione e mantenere la sua integrità strutturale. Quando però la deformazione supera una certa soglia, il materiale si rompe, fenomeno noto come snervamento. In alcuni casi, il taglio può portare ad un rafforzamento del sistema di grano (cioè ad un aumento del modulo di taglio), che si manifesta come una risposta non lineare alla deformazione esterna.

Questo studio prevede internirelazione tra elasticità non lineare, fluidità ed entropia della materia granulare basata sul principio olografico della dualità e metodi efficaci della teoria dei campi. Le simulazioni al computer di modelli granulari confermano le previsioni teoriche.

Il nuovo lavoro non solo espande il campoapplicazioni della dualità olografica, ma rivela anche potenziali connessioni tra la fisica dei buchi neri e i materiali amorfi, aprendo nuove possibilità per lo studio e la comprensione di sistemi complessi.

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