Jak udělat kvantový hologram černé díry z grafenové vločky?  
Černé díry jsou nebezpečné a velice vzdálené. Fyzici si je ale zamilovali a rádi by vytvořili alespoň jejich modely. Zajímavé možnosti v tomto směru nabízí neuvěřitelně všestranný grafen.
Model kvantového hologramu černé díry v grafenu. Kredit: Chen et al. (2018), American Physical Society.
Model kvantového hologramu černé díry v grafenu. Kredit: Chen et al. (2018), American Physical Society.

Člověk by si řekl, že grafen už nemůže překvapit. Že tenhle úžasný 2D materiál má natolik široké aplikace, že už to více ani nejde. Ale to byste se spletli. Fyzici teď totiž tvrdí, že z grafenu je možné udělat černou díru. Přesněji řečeno kvantový hologram černé díry vhodný pro abstraktní experimenty, i tak to ale zní úžasně.

 

Mladá fyzička Anffany Chen z Univerzity Britské Kolumbie a její mezinárodní tým ve své prozatím zcela teoretické studii tvrdí, že když magnetické pole působí na malé grafenové vločky nepravidelného tvaru, tak se z takové grafenové vločky stane kvantový hologram černé díry. Jinými slovy, grafenová nanovločka v takovém případě získá prostorovou strukturu a další vlastnosti černé díry, i když v mnohem menším systému o méně rozměrech. Jejich práci nedávno publikoval časopis Physical Review Letters.


Jak říkají autoři výzkumu, i tak populární a intenzivně studovaný materiál, jako je grafen, může za jistých okolností nalézt velmi nové a vzrušující použití. Podařilo se jim prokázat, že elektrony v grafenových nanovločkách s nepravidelnými okraji mohou během působení magnetického pole fungovat jako takzvaný model Sachdev-Ye-Kitaev (SYK).

 

Anffany Chen vpravo. Kredit: TRIUMF.
Anffany Chen vpravo. Kredit: TRIUMF.

Sachdev-Ye-Kitaev je kvantově mechanický model, který podle badatelů ilustruje určitý typ holografické duality. Podle této představy může být systém o více rozměrech, v tomto případě černá díra v (1+1)-rozměrném časoprostoru, reprezentován systémem o méně rozměrech, konkrétně elektrony v grafenu, které se vyskytují v (0+1)-rozměrném časoprostoru.


Zmíněná holografická dualita, kterou vyjadřuje model Sachdev-Ye-Kitaev, je obzvláště zajímavá. Zahrnuje totiž některé charakteristické vlastnosti černých děr. Badatelé rovněž věří, že jim grafenový model černé díry pomůže zodpovědět palčivé otázky, týkající se vztahu mezi kvantovou mechanikou a gravitací.

 

Podaří se nám někdy pořádně simulovat černou díru? Kredit: NASA.
Podaří se nám někdy pořádně simulovat černou díru? Kredit: NASA.

Podle autorů studie je právě model Sachdev-Ye-Kitaev pro fyziky velmi přitažlivý, protože by měl obsahovat holografický popis kvantové černé díry. Řada z největších záhad dnešní fyziky podle nich leží na horké hranici mezi Einsteinovou obecnou relativitou makrosvěta a kvantovou mechanikou mikrosvěta. Chen a spol. jsou přesvědčeni, že z modelu SYK bychom v tomto směru mohli vyčíst leccos zajímavého.

 

Velkou výhodou kvantového hologramu černé díry na grafenové nanovločce je to, že na rozdíl od jiných systémů navržených pro model Sachdev-Ye-Kitaev, vlastně nevyžaduje žádné extrémně pokročilé výrobní postupy. Podle všeho bude možné takový model vytvořit s již existujícími technologiemi. Stačí sehnat grafenové nanovločky s velmi nepravidelným okrajem a volně prostupným vnitřkem, díky čemuž budou mít vlnové funkce elektronů v takové vločce náhodnou prostorovou strukturu. Pak bychom se mohli dočkat kvantového hologramu na grafenové nanovločce.

Video:   Alexei Kitaev: "Black holes and the SYK model"


Video:  The Sachdev-Ye-Kitaev quantum mechanics model, black holes, and random matrices - Douglas Stanford


Literatura
Phys.org 25. 7. 2018, Physical Review Letters 121: 036403.

Datum: 26.07.2018
Tisk článku

Horizont událostí / Event Horizon - Ženatá Kamila
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 399 Kč
cena: 335 Kč
Horizont událostí / Event Horizon
Ženatá Kamila
Související články:

Černá díra v laboratoři aneb umělý horizont událostí     Autor: Miroslava Hromadová (11.03.2008)
Kvantové efekty Hawkingova záření pozorovány v laboratorní černé díře     Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2016)
Jak vyrobit miniaturní verzi gama záblesku v laboratoři?     Autor: Stanislav Mihulka (21.01.2018)



Diskuze:

fyzika

Vaclav Prochazka,2018-07-29 21:21:38

Kdy vlastně přestala být fyzika exaktní vědou a změnila se ve spleť folklóru a fantasy literatury? :)

Odpovědět


Re: fyzika

Josef Hrncirik,2018-07-31 12:17:46

Jakmile zapomenete co to je kvantový hologram, holografická dualita, volně prostupný vnitřek grafénové vločky ?bez defektů, ?nepravidelný okraj … jste v nejčernější díře, zejména když víte, že v grafenu jsou běžné defekty v ploše;
(kombinace sp3 a sp4 C vazeb vede k vyboulení a kombinaci C5, C6, a C7 cyklů.
Na okrajích i precizní ?prostupné plochy nutně musí být chem. vazby min. C-H či C-F , hůře i s O. V ploše běžně jsou díry s neurčitými okraji.
I vytržení (vystřižení) vločky musí být pro její okraje strašlivá tortura s nejasným výsledkem.

Odpovědět


Co má Anffany Chen v pohárku?

Josef Hrncirik,2018-07-31 12:19:51

Odpovědět


Re: Co má Anffany Chen v pohárku?

Roman Dubravský,2018-07-31 15:51:58

Vtipnou kaši.

Odpovědět


Re: Re: Co má Anffany Chen v pohárku?

Josef Hrncirik,2018-08-09 11:51:04

Kardinální otázka však je "Čím Ji mastí"?
Detailem je jak se jí daří osvětlovat nánovločku koherentním elektronovým zářením, vytvořit a snímat hologram a co z něj věští mimo tvar nepravidelných okrajů?
Proč si to prostě nenasimuluje na kvantovém počítači?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace