Fizikai taiko holografinį dvilypumą granuliuotai medžiagai

Mokslininkai iš Kinijos mokslų akademijos (CAS) Teorinės fizikos instituto (ITP) ir Šanchajaus universiteto

Jiao Tong (SJTU) atrado, kad granuliuota medžiaga (pvz., smėlis) ir kai kurie juodųjų skylių modeliai pasižymi panašiais netiesiniais efektais. Jiems būdingas holografinis dvilypumas. 

Tai leidžia palyginti neišspręstas fizinesproblemų su išsprendžiamais daugiamačiais gravitaciniais analogais ir atvirkščiai. Skirtingų matmenų atvaizdavimas primena optinės holografinės projekcijos techniką, taigi ir pavadinimas.

Nors holografinis dvilypumas atsiradoiš stygų teorijos ir buvo dalis nuoseklios kvantinės gravitacijos teorijos paieškų, ji taip pat buvo plačiai naudojama kvantinėje chromodinamikoje, kondensuotųjų medžiagų fizikoje ir kvantinėje informacijoje.

Šiame darbe holografijos idėjadvilypumas apima tam tikrą aterminių, netvarkingų kietųjų medžiagų tipą – granuliuotas medžiagas. Kadangi granulės paprastai yra makroskopinio dydžio, galima nepaisyti šiluminių svyravimų ir kvantinių efektų, pažymi Kinijos mokslininkai.

Scheminis holografinio dvilypumo vaizdavimas. 
Gravitacijos modeliai yra (3+1) matmenys, o veiksmingos lauko teorijos / amorfinių kietųjų kūnų modeliavimas yra (2+1) matmenys. ITP vaizdas

Be to, tradicinė elastingumo teorijasutvarkyti kristalai nebetaikomi dėl netvarkingos granuliuotų medžiagų prigimties (t.y. nėra periodinės gardelės struktūros, skirtos grūdelių erdviniam pasiskirstymui). Suprasti granuliuotos medžiagos fizines savybes, tokias kaip sudėtingos mechaninės reakcijos, tebėra teorinis iššūkis.

Granuliuotos medžiagos tam tikru mastu galiatsparumas deformacijoms ir išlaikytas struktūrinis vientisumas. Tačiau kai deformacija viršija tam tikrą slenkstį, medžiaga lūžta – tai reiškinys, žinomas kaip pasidavimas. Kai kuriais atvejais dėl šlyties gali sustiprėti grūdelių sistema (t.y. padidėti šlyties modulis), o tai pasireiškia kaip netiesinis atsakas į išorinę deformaciją.

Šis tyrimas numato vidinįryšys tarp granuliuotos medžiagos netiesinio elastingumo, sklandumo ir entropijos, pagrįstas holografiniu dualumo principu ir efektyviais lauko teorijos metodais. Kompiuterinis granuliuotų modelių modeliavimas patvirtina teorines prognozes. 

Naujas darbas ne tik praplečia laukąholografinio dvilypumo pritaikymas, bet taip pat atskleidžia galimus ryšius tarp juodųjų skylių fizikos ir amorfinių medžiagų, atveria naujas galimybes tirti ir suprasti sudėtingas sistemas. 

Skaityti daugiau

Beždžionių raupai tampa pasauliniu virusu: kodėl jie taip greitai perduodami

Visatoje vyksta kažkas keisto: kaip paaiškinti Hablo konstantos neatitikimus

Diagnozė per minutę: kaip IT keičia sveikatos priežiūrą