Vedci z Princetonu vytvorili jedinečný mikročip schopný simulovať štruktúru časopriestoru vnútri čiernej diery alebo miniatúrneho dvojrozmerného vesmíru. Prvé výsledky experimentov s týmto prístrojom boli prezentované v časopise Nature.
„Bežné počítače v zásade nedokážu vypočítať správanie komplexných kvantových materiálov a systémov. Pokúsili sme sa vytvoriť zariadenie, vďaka ktorému bude príroda robiť tieto výpočty za nás. Tento čip nám umožní zamyslieť sa nad tým, ako môžeme „zabudovať“kvantovú mechaniku do zakrivených priestorov, “hovorí Alicia Kollar z Princeton University (USA). Pravidelné a supermasívne čierne diery majú takú závažnosť, že sa nedajú prekonať bez prekročenia rýchlosti svetla. Z dosahu čiernej diery, ktorá sa nazýva „horizont udalostí“, nemôžu uniknúť žiadne objekty ani žiarenie. To, čo sa deje za horizont udalostí, zostáva medzi fyzikmi záhadou a predmetom kontroverzie. Väčšina vedcov verí, že v zásade sa nemôžeme pozerať do čiernej diery a študovať jej štruktúru,pretože to povedie k mimoriadne nepríjemným dôsledkom - v tomto prípade nebudeme schopní „zmieriť“Einsteinovu teóriu relativity a kvantovej mechaniky.
Čierne diery napriek tomu existujú a ich správanie a existencia sa musia nejakým spôsobom vysvetliť. Relatívne nedávno začali fyzici veriť, že čierne diery v skutočnosti nie sú trojrozmerné, ale dvojrozmerné objekty, druh kozmických „hologramov“.
Túto teóriu a rovnice, ktoré ju popisujú, predložili koncom 90. rokov dvaja známi kozmológovia - Juan Maldasena z Princetonskej univerzity a Gerard 't Hooft z Utrechtskej univerzity.
Navrhli, že časopriestor vnútri čiernej diery nie je v prírode „plochý“, ako v okolitom vesmíre, ale má konštantné negatívne zakrivenie. Jednoducho povedané, je geometricky podobná sedlu alebo obrátenej gule a je navrhnutá tak, aby jej „hrana“, vnútorná hrana horizontu udalostí, bola rovnako nekonečne vzdialená od akéhokoľvek bodu vo vnútri čiernej diery.
Ako poznamenáva Collard, testovanie tejto teórie, ako aj iných vedeckých nápadov, ktoré využívajú Lobachevského priestor, bolo komplikované skutočnosťou, že správanie častíc a iných objektov v takom priestore bolo takmer nemožné vypočítať.
Vedci z Princetonu tento problém vyriešili vytvorením prvého druhu „simulátora čiernych dier“pomocou miniatúrnych mikrovlnných generátorov, ako aj špeciálneho čipu, do ktorého bolo vložených veľa kusov supravodičov.
Zohrávajú úlohu nie vodičov, ale vlnovodov, pozdĺž ktorých sa častice svetla generované mikrovlnnými zdrojmi môžu pohybovať a nepriamo vzájomne interagovať. Tieto interakcie buď spomalia pohyb iných častíc, alebo ich ovplyvnia inými spôsobmi.
Collard a jej kolegovia zistili, že ak sú tieto vlnovody rozmiestnené v plástovej mriežke zloženej z piatich, šiestich alebo osemuholníkov, potom sa fotóny vo vnútri začnú správať, akoby boli vo vnútri čiernej diery alebo iného priestoru s negatívne zakrivenie.
Propagačné video:
Vedci poznamenávajú, že takéto čipy pomôžu odhaliť nielen veľa tajomstiev čiernych dier, vrátane toho, ako sa podobné objekty odparujú pod vplyvom Hawkingovej štúdie, ale tiež urýchlia množstvo kvantových výpočtov v chémii, fyzike a ďalších vedných odboroch.
Z tohto dôvodu, ako fyzik pripúšťa, je potrebné zmeniť fungovanie súčasnej verzie čipu tak, aby fotóny začali interagovať aktívnejšie navzájom. Toto je úplne riešiteľný problém, ktorý výskumníci z Princetonu plánujú vyriešiť vo veľmi blízkej budúcnosti.