Kuantum Durumlarındaki Kara Deliklerin Şaşırtıcı Özellikleri

Yüzyılın büyük bir bölümünde, kuantum fiziği ve genel görelilik teorisi birbirine sorun çıkarmıştır. Her biri kendi yolunda mükemmeldir ancak ikisi aynı ortamda bulunmaya bile dayanamazlar.

Şimdi, kara deliklerin kuantum doğasına ilişkin matematiksel bir kanıt, bize ikisinin nasıl uzlaşabileceğini gösterebilir, en azından Evrenin kozmik ve mikrokozmik ölçeklerde nasıl çalıştığına dair yeni ve büyük bir teori üretmeye yetecek kadar.

Fizikçilerden oluşan bir ekip, bu akıl almaz derecede yoğun nesnelerin, aynı anda olası özelliklerin bir spektrumunu işgal eden bir kuantum süperpozisyon durumunda nasıl var olabileceğine ilişkin bir tuhaflığı matematiksel olarak gösterdi.

Hesaplamaları, BTZ karadeliği adı verilen teorik bir karadelik tipinde kütlenin süperpozisyonlarını aynı anda şaşırtıcı derecede farklı kütle bantlarını işgal ettiğini gösterdi.

Normalde, herhangi bir parçacık, yalnızca bir gözlemin parçası olduklarında belirlenen dönüş veya momentum gibi özelliklerle birlikte durumların üst üste binmesi halinde var olabilir.

Yük gibi bazı niteliklerin yalnızca ayrı birimler halinde geldiği durumlarda, kütle tipik olarak nicelenmez, yani gözlemlenmeyen bir parçacığın kütlesi bir dizi belki içinde herhangi bir yere oturabilir.

Yine de bu araştırmanın gösterdiği gibi, bir kara delik tarafından tutulan kütlelerin üst üste binmesi, kütleyi nicelleştirilmiş bir şekilde modellemek için yararlı olabilecek bir modelde bazı ölçüleri diğerlerine tercih etme eğilimindedir. Bu bize, genel görelilik ve kuantum teorisi arasındaki gerilimi hafifletmek için süperpozisyondaki kara deliklerin kuantum-yerçekimi etkilerini araştırmak için yeni bir çerçeve verebilir.

Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nden teorik fizikçi Joshua Foo, "Şimdiye kadar, kara deliklerin kuantum fiziğinin bazı tuhaf ve harika davranışlarını gösterip göstermediğini derinlemesine araştırmadık" diye açıklıyor. "Bu tür davranışlardan biri, kuantum ölçeğindeki parçacıkların aynı anda birden fazla durumda var olabileceği süperpozisyondur. Bu, en yaygın olarak, aynı anda hem ölü hem de canlı olabilen Schrödinger'in kedisi tarafından gösterilmektedir."

"Ama kara delikler için, aynı anda çılgınca farklı kütlelere sahip olup olamayacaklarını görmek istedik ve öyle olduğu ortaya çıktı. Hem şişman hem uzun hem de kısa ve sıska olduğunuzu hayal edin - geleneksel fizik dünyasına bu sezgisel olarak kafa karıştırıcı bir durum. Ancak bu kuantum kara delikler için gerçek."

Kara delikleri çevreleyen aşırı yerçekimi, kuantum yerçekimini araştırmak için mükemmel bir laboratuvardır.

Belirli kara delik türlerine dayanan modeller, parçacıkları ve yerçekimini açıklayabilecek tek bir teoriye yol açabilir. Örneğin bir kara deliğin çevresinde gözlemlenen bazı etkiler genel görelilik altında açıklanamaz. Bunun için kuantum yerçekimine ihtiyacımız var - her iki kuralı da birleştiren ve bir şekilde onları iyi oynamalarını sağlayan birleşik bir teori.

Böylece, Foo ve meslektaşları, fizikçilerin kuantum süperpozisyon durumundaki bir kara deliğin dışına yerleştirilmiş bir parçacığı gözlemlemesine etkin bir şekilde izin veren matematiksel bir çerçeve geliştirdi.

Kütle, araştırdıkları ana özellikti, çünkü kütle, kara deliklerin ölçebildiğimiz nadir özelliklerinden biridir.

Araştırmacılar, sonuçların, kuantum kara delikler ve üst üste binmiş uzay-zaman gibi kuantum yerçekimi kavramlarının gelecekteki araştırması için bir yol sağladığını söylüyor. Kuantum yerçekiminin tam bir tanımını geliştirmek için bu kavramların dahil edilmesi çok önemlidir.

Araştırmayı buradan inceleyebilirsiniz.