Evoluțiile recente în fizica teoretică au făcut posibilă replicarea interacțiunilor complexe dintre gravitație și mecanica cuantică folosind circuite electrice. Cercetătorii au dezvoltat o metodă pentru a simula relația dintre spațiu, gravitație și câmpurile cuantice într-un cadru controlat de laborator. Acest progres se concentrează în jurul corespondenței AdS/CFT (Anti-de Sitter/Teoria câmpului conform) care leagă gravitația dintr-un spațiu curbat de un sistem cuantic de la limita acelui spațiu. În esență, această teorie sugerează că gravitația în interiorul unei anumite regiuni poate fi înțeleasă prin studierea efectelor acesteia asupra graniței acelei regiuni.
În mod tradițional, acest concept a fost dificil de testat experimental. Cu toate acestea, prin crearea unui model holografică, oamenii de știință sunt acum capabili să studieze aceste interacțiuni într-un mod mai practic. Modelul folosește rețele hiperbolice – structuri geometrice care imită proprietățile spațiului curbat negativ – și le combină cu circuite electrice neliniare pentru a simula corespondența de graniță între gravitație și sistemele cuantice.
Rețelele hiperbolice sunt unice, deoarece permit cercetătorilor să construiască un spațiu care seamănă cu geometria curbă a spațiului AdS. Folosind aceste rețele împreună cu circuitele electrice, cercetătorii pot emula efectele auto-interacțiunilor gravitaționale. Această configurație creează, de asemenea, o teorie cuantică a câmpului (CFT) emergentă la granița sistemului, permițând simularea corelațiilor de graniță complexe asociate de obicei cu gravitația cuantică.
Un aspect cheie al acestei cercetări este capacitatea de a simula medii asemănătoare unei găuri negre în rețea. Prin manipularea atentă a circuitelor, cercetătorii pot replica efectele temperaturii găsite în găurile negre, oferind o înțelegere mai profundă a modului în care proprietățile termice influențează comportamentul câmpului cuantic. Acest lucru se realizează prin măsurarea unor funcții de corelare specifice, care oferă o perspectivă asupra modului în care informațiile sunt transferate între graniță și masă.
Studiul conturează un protocol detaliat pentru replicarea acestor fenomene folosind componente electrice, cum ar fi diode și rezistențe. Aceste elemente acționează ca analogi pentru interacțiunile observate în gravitația cuantică. Prin această abordare, oamenii de știință pot studia efectele gravitației cuantice într-un mediu controlat, fără a fi nevoie să se bazeze doar pe calcule teoretice sau pe fenomene astrofizice îndepărtate.
Această cercetare reprezintă un pas semnificativ în reducerea decalajului dintre conceptele abstracte ale teoriei cuantice a câmpurilor și relativitatea generală și aplicațiile lor practice în laborator. Prin construirea și simularea sistemelor holografice, oamenii de știință pot explora sisteme gravitaționale complexe în moduri care anterior nu erau la îndemână. Abordarea cercetătorilor se concentrează pe crearea unei simulări practice a corespondenței AdS/CFT prin utilizarea rețelelor hiperbolice și a circuitelor electrice.
Implicațiile acestei lucrări sunt vaste, cu aplicații care se extind dincolo de gravitația cuantică. Prin utilizarea rețelelor hiperbolice și a circuitelor electrice, oamenii de știință au deschis ușa către o explorare mai detaliată a materialelor topologice, a fizicii materiei condensate și a altor domenii în care geometria spațiului joacă un rol crucial. Pe măsură ce cercetătorii continuă să perfecționeze aceste modele, ne putem aștepta la o nouă eră a descoperirilor, în care principiile fundamentale ale fizicii sunt testate și înțelese în moduri care înainte erau de neimaginat.
Sursa: articolul ştiinţific „Simulating Holographic Conformal Field Theories on Hyperbolic Lattices” / journals.aps.org