Μαύρες τρύπες με «κοτσιδάκια» προσφέρουν νέες γνώσεις για την κβαντική ύλη

Οι φυσικοί κατανοούν λίγα πράγματα σχετικά με την κβαντική ύλη, η οποία είναι δομικό στοιχείο των μελλοντικών κβαντικών υπολογιστών. Οι θεωρητικοί έχουν τώρα ανακαλύψει ότι οι μαύρες τρύπες με «κοτσιδάκια» φιλοξενούν ένα παρόμοιο μοτίβο τάξης, πράγμα που κάνει τους υπολογισμούς στην κβαντική ύλη ευκολότερους.

Στην καθημερινή ζωή αναγνωρίζονται τρεις καταστάσεις ύλης: στερεά, υγρή και αέρια. Άλλες πιθανές καταστάσεις διαμορφώνουν ένα πολύ μικρότερο μέρος της ζωής, όπως ο μαγνητισμός, όπου όλα τα σωμάτια βρίσκονται εξαιρετικά οργανωμένα το ένα δίπλα στο άλλο, ή η υπερευστότητα, όπου ένα υλικό έχει μηδενικό ιξώδες. Τα υλικά μπορούν επίσης να είναι σε μια κατάσταση στην οποία σωμάτια να είναι διεπλεκόμενα. Η διεμπλοκή είναι ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο, έτσι που οι φυσικοί αποκαλούν αυτή την κατάσταση κβαντική ύλη. Προς το παρόν κατανοούνται πολύ λίγα πράγματα σχετικά με αυτό. Μια ερευνητική ομάδα, υπό την καθοδήγηση του φυσικού του Leiden, Jan Zaanen, έχει αναπτύξει μια θεωρία για ένα διαφορετικό φαινόμενο που εμφανίζει μια εκπληκτική ομοιότητα με την κβαντική ύλη.

Η θεωρία του Zaanen περιγράφει μια μαύρη τρύπα με μια πασίγνωστη υφή πλεκτού, όπως τα κοτσιδάκια. Κάτι τέτοιο είναι σε αντίφαση με τη θεωρία ότι οι μαύρες τρύπες «δεν έχουν μαλλιά». Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να μετρηθούν τρία χαρακτηριστικά από μια μαύρη τρύπα: τη μάζα της, το ηλεκτρικό της φορτίο και τη στροφορμή της. Η επιφάνεια είναι απόλυτα λεία, όπως ένα ξυρισμένο κεφάλι. Ωστόσο, η θεωρητική έκδοση μιας μαύρης τρύπας στη θεωρία των χορδών μπορεί πράγματι «να έχει μαλλιά» και σε αυτή την περίπτωση με ένα κούρεμα «ράστα».

Η θεωρία παρέχει στους φυσικούς μια λαβή για να εργαστούν για την κατανόηση της μυστήριας ακόμη κατάστασης της κβαντικής ύλης. Αυτό είναι επειδή η «ράστα» μαύρη τρύπα προκύπτει ότι φιλοξενεί ένα ενορχηστρωμένο μοτίβο εξωτικών μορφών τάξης, που είναι πανομοιότυπες των πειραματικών παρατηρήσεων της «υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας» – ένα φαινόμενο που σχετίζεται με την κβαντική ύλη. Πειραματικοί φυσικοί αναζητούν για δεκαετίες γιατί παρατηρούν αυτή την εξωτική τάξη. Ο Zaanen τώρα βλέπει το ίδιο μοτίβο σε θεωρητικές μαύρες τρύπες με «κοτσιδάκια».