פיזיקה קוונטית היא נושא מרתק אך מסובך להבנה, ואחד הדברים שמטריפים את תלמידי הפיזיקה בכל פעם הוא הרעיון של הִסתַבְּכוּת . זה קורה כאשר פיזיקאים מנסים למדוד את מצבו של חלקיק וזה משפיע על מצבו של חלקיק אחר באופן מיידי. (במציאות, החלקיקים נמצאים במצבים מרובים - מסתובבים בכמה כיוונים, למשל - וניתן לומר שהם במצב כזה או אחר רק כאשר הם נמדדים.)
'פעולה מפחידה מרחוק' כך דיווח אלברט איינשטיין. הנה הקטע החדש בנושא: ג'וליאן סונר, חוקר פוסט-דוקטורט בכיר במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, הוביל מחקר שהראה שכאשר שניים מהקוורקים הללו נוצרים, תורת המיתרים יוצרת חור תולעת המקשר בין הקווארקים.
לפי MIT, זה יכול לעזור לחוקרים להבין טוב יותר את הקשר בין כוח הכבידה (המתרחש בקנה מידה גדול) למכניקת הקוונטים (שמתרחשת בקנה מידה זעיר מאוד). כפי שמנסח זאת MIT, עד כה היה קשה מאוד לפיסיקאים 'להסביר את כוח המשיכה במונחים קוונטים-מכניים', מה שגרם לעיסוק בהמצאת תיאוריה מאחדת אחת ליקום. עדיין אין מזל, אבל אנשים רבים מאמינים שזה קיים.
קווארקים, חלקיקים בסיסיים הנראים כאן בסימולציה תלת מימדית שנוצרה על ידי מחשב. PASIEKA/SPL
'יש כמה שאלות קשות של כוח הכבידה הקוונטית שאנחנו עדיין לא מבינים, ואנחנו דופקים את ראשנו בבעיות האלה במשך זמן רב', קבע סונר. 'עלינו למצוא את הנקודות הנכונות להבנת השאלות הללו.'
הסתבכות קוונטית נשמעת כל כך זרה לחוויה שלנו כי נראה שהיא עולה על מהירות האור, מה שמפר את תורת היחסות הכללית של איינשטיין. (המהירות המותרת עדיין נבדקת, כמובן, וזו הסיבה שהמדענים כל כך התלהבו כשנראה שחלקיקים נעים מהר יותר מהאור בניסוי משנת 2011 שהוסר מאוחר יותר בגלל חיישן פגום.)
בכל מקרה, כך התנהל המחקר החדש:
- סונר בחן את עבודתם של ג'ואן מלדצ'נה מהמכון למחקר מתקדם ולאונרד סוסקינד מאוניברסיטת סטנפורד. הפיזיקאים בדקו כיצד יתנהגו חורים שחורים סבוכים. 'כשהחורים השחורים הסתבכו ואז התפרקו, התיאורטיקנים גילו שמה שהופיע היה חור תולעת - מנהרה דרך המרחב-זמן שנחשבת מוחזקת יחד על ידי כוח הכבידה. נראה שהרעיון הציע שבמקרה של חורי תולעת, כוח הכבידה נובע מהתופעה הבסיסית יותר של חורים שחורים סבוכים', קבעה MIT.
שני חורים שחורים בהתהוות שנוצרו כתוצאה מהתמוטטות של כוכב ענק מוקדם. מתוך הדמיה מאת כריסטיאן רייסוויג (Caltech).
- לאחר מכן סונר התחיל ליצור קווארקים כדי לראות אם הוא יכול לצפות במה שקורה כששניים מסתבכים זה עם זה. באמצעות שדה חשמלי, הוא הצליח לתפוס זוגות של חלקיקים שיוצאים מסביבת ואקום עם כמה חלקיקים 'חולפים' בתוכה.
- ברגע שהוא תפס את החלקיקים, הוא מיפה אותם במונחים של מרחב-זמן (מרחב ארבע-ממדי). הערה: מאמינים שכוח הכבידה הוא הממד החמישי מכיוון שהוא יכול לכופף את המרחב-זמן, כפי שניתן לראות בתמונות אלה של גלקסיות למטה.
– לאחר מכן ניסה סונר להבין מה יקרה בממד החמישי כאשר הקווארקים יסתבכו בממד הרביעי, תוך שימוש במושג תורת המיתרים שנקרא דואליות הולוגרפית. 'בעוד שהולוגרמה היא עצם דו מימדי, היא מכילה את כל המידע הדרוש כדי לייצג מבט תלת מימדי. בעיקרו של דבר, דואליות הולוגרפית היא דרך להפיק ממד מורכב יותר מהממד הנמוך הבא', קבעה MIT.
תמונת HST WFPC2 של עדשות כבידה בצביר הגלקסיות Abell 2218, המעידה על נוכחות של כמות גדולה של חומר אפל (קרדיט אנדרו פרוכטר ב-STScI).
– ותחת הדואליות ההולוגרפית מצא סונר שיווצר חור תולעת. המשמעות היא שכוח המשיכהעצמועלול לצאת מהסתבכות של חלקיקים אלו, וכי הכיפוף שאנו רואים ביקום יהיה גם בגלל ההסתבכות.
'זה הייצוג הבסיסי ביותר שיש לנו עד כה שבו הסתבכות מולידה איזושהי גיאומטריה', קבע סונר. 'מה קורה אם חלק מההסתבכות הזו יאבד, ומה קורה לגיאומטריה? יש הרבה דרכים שאפשר ללכת בהן, ובמובן הזה, העבודה הזו יכולה להתברר כמועילה מאוד'.
אתה יכול לצפות במחקר ב מכתבי סקירה פיזית .
מָקוֹר: המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס
