بیگ بنگ: تیمی از فیزیکدانان دانشگاه‌های ورمونت و واترلو کشف کردند که کره‌ای از اتم‌های هلیوم سرد از قانونی عجیب در فیزیک پیروی می‌کنند که یک قانون ناحیه‌ی درهم تنیدگی نام دارد. جالب این است که این قانون در سیاهچاله‌ها نیز دیده شده است.

به گزارش بیگ بنگ، در دهه‌ی 1970 استیون هاوکینگ و یاکوب بکنشتاین فیزیکدانان نظری مشهور، چیزی عجیب در مورد سیاهچاله‌ها، کشف کردند. آنها بر اساس محاسبات دریافتند وقتی که ماده به یکی از حفره های غیر محدود در فضا سقوط می‌کند میزان اطلاعاتی که در بر می‌گیرد(در فیزیک آن را آنتروپی می‌نامند) متناسب با سرعت ظهور این اطلاعات، فقط مساحتش افزایش می‌یابد، نه سرعت افزایش حجم آن.

آدرین دل مایسترو، استادیار دانشکده‌ی فیزیک در دانشگاه ورمانت و نویسنده‌ی همکار این پژوهش گفت: « ما متوجه شدیم همان قانون‌ها برای اطلاعات کوانتومی در هلیوم ابر سیال، نیز صدق می‌کند.» دکتر دل مایسترو و نویسندگان همکار برای این اکتشاف ابتدا شبیه‌سازی دقیقی از شرایط فیزیکی هلیوم-4 بسیار سرد (ایزوتوپ عنصر هلیوم)، پس از تبدیل ِ شدن آن از گاز به فرمی از ماده بنام ابرسیال، انجام دادند.

محققان افزودند:‌« اتم‌های هلیوم-4 که زیر دو درجه‌ی کلوین داشتند –رفتار دوگانه‌ی موج/ذره که ماکس پلانک و دانشمندان دیگر کشف کردند را نشان می دهند- در واقع به هم می‌چسبند به گونه‌ای که یک اتم را نمی‌توان به طور مجزا از اتم‌های دیگر توصیف کرد. آنها یک رقص مشترک با هم انجام می دهند که دانشمندان آن را درهم تنیدگی کوانتومی می‌نامند.»

محققان با استفاده از دو ابرکامپیوتر موفق شدند، تعاملات 64 اتم ِ هلیوم در ابرسیال را شناسایی کنند. آنها متوجه شدند که میزان اطلاعات درهم تنیدۀ کوانتومی که بین دو ناحیه از یک ظرف به اشتراک گذاشته شده بود – کره‌ای از ابرسیال ِ هلیوم-4 که از ظرف بزرگتر جدا شده است- از طریق سطح ِ ناحیه، قابل تعیین شدن بود نه حجم آن. این طور به نظر می‌رسد که حجم سه بعدی فضا همچون هولوگراف در سطح دو بعدی آن کدگذاری شده است. این حجم شباهت زیادی به یک سیاهچاله دارد. این ایده پیش از این از قانونی فیزیکی به نام “موضعی” (locality) در فیزیک حدس زده شده بود اما تاکنون در هیچ آزمایشی مشاهده نشده بود.

تیم محققان توانستند با استفاده از یک شبیه‌سازی کامل ِ عددی از تمامی مشخصه‌های هلیوم-4، به وجود قانون ناحیه‌ی درهم تنیدگی در یک سیال کوانتومی، پی ببرند. دکتر دل مایسترو می‌گوید: « ابرسیال ِ هلیوم-4 می‌تواند تبدیل به سوختی مهم برای نسل جدید از کامپیوترهای کوانتومی شود. اما برای استفاده از پتانسیل پردازش اطلاعات عظیمیش، باید به نحو ِ عمیق‌تری طرز کارش را دریابیم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Physics منتشر شده است.

ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com