Черные дыры проявляют свойства обычной квантовой материи — Naked Science
5 минут
Сколтех

Черные дыры проявляют свойства обычной квантовой материи

Группа исследователей из Сколтеха под руководством профессора Анатолия Дымарского изучила тепловые эффекты в квантовых системах с дополнительными симметриями.

Черная дыра
Черная дыра в представлении художника

Ученые обнаружили, что переход черных дыр к состоянию теплового равновесия происходит аналогично квантовым системам без влияния гравитации. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Physical Review Letters.

Черные дыры играют особую роль в современной физике. Для описания этих астрофизических объектов нужно учесть не только эффекты квантовой механики, но и эффекты Общей теории относительности Эйнштейна.

Согласно квантовой механике черные дыры должны вести себя аналогично другим квантовым системам. Тем не менее во многих случаях это проблематично с точки зрения Общей теории относительности. Поэтому вопрос понимания квантовой механики черных дыр остается открытым и служит источником так называемого информационного парадокса. Понимание информационного парадокса должно помочь понять основные  принципы квантовой гравитации.

Один из волнующих ученых вопросов — как черные дыры термализуются, то есть переходят в состояние термодинамического равновесия. В новой работе ученые из Сколтеха показали, что в рамках этого процесса черные дыры не отличаются от обычной квантовой материи. А именно, возникновение равновесия можно объяснить с помощью того же механизма, что и в обычном случае.

Теоретические исследования черных дыр стали возможны благодаря быстроразвивающимся теоретическим методам: например, таким, как голографическая дуальность. Она позволяет описывать квантовую гравитацию в рамках динамики обычных квантовых систем. По мнению ученых, несмотря на то, что дополнительные исследования еще необходимы, уже можно говорить о том, что поведение черных дыр и квантовую гравитацию в целом можно объяснить с точки зрения обычной квантовой механики.

Также опубликованная работа проливает свет на процесс термализации многочастичных квантовых систем с симметриями. Хорошо известно, что изолированные квантово-механические системы могут быть описаны в рамках равновесной статистической механики. Точное математическое утверждение, обеспечивающее такое описание, называется гипотезой термализации собственного состояния (Eigenstate Thermalization Hypothesis). Тем не менее доказательства этой гипотезы пока отсутствует.

Авторы статьи частично восполняют этот пробел. «Насколько нам известно, наша работа стала первым аналитическим доказательством гипотезы термализации собственного состояния в трансляционно-инвариантных системах, в то время как все предыдущие работы по данной тематике опирались на численный анализ. Мы считаем, что основные выводы и техника вычислений, развитая в рамках нашей работы, представляют большой интерес», — объясняет профессор Анатолий Дымарский из Центра энергетических наук и технологий Сколтеха.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
134 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
3 часа назад
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

3 часа назад
4 минуты
Сергей Васильев

Считается, что система HR 6819 включает две звезды и черную дыру — ближайшую к Солнцу. Однако новые наблюдения показывают, что, скорее всего, черной дыры здесь нет.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

Позавчера, 18:46
4 минуты
Денис Гордеев

Исследователи рассказали, где безопаснее всего сидеть и что может снизить вероятность заражения при встрече с друзьями.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: