انتشار این مقاله


سیاه‌چاله؛ این بار در آزمایشگاه فیزیک

طبق مشاهدات گروهی از فیزیک‌دانان، کرۀ هلیم ابرشاره رفتاری همانند سیاه‌چاله از خود بروز می‌دهد. به تازگی گروهی از محققان دانشگاه‌های ورمونت۱ و واترلو۲ موفق به مشاهدۀ یکی از قوانین بسیار عجیب و نامتعارف فیزیک در اجتماعی از اتم‌های سرد هلیم شده‌اند؛ قانون آتروپی گرفتاری۳، که در سیاه‌چاله‌ها نیز مشاهده می‌شود. این اکتشاف مهم، ۱۳ام […]

طبق مشاهدات گروهی از فیزیک‌دانان، کرۀ هلیم ابرشاره رفتاری همانند سیاه‌چاله از خود بروز می‌دهد.

به تازگی گروهی از محققان دانشگاه‌های ورمونت۱ و واترلو۲ موفق به مشاهدۀ یکی از قوانین بسیار عجیب و نامتعارف فیزیک در اجتماعی از اتم‌های سرد هلیم شده‌اند؛ قانون آتروپی گرفتاری۳، که در سیاه‌چاله‌ها نیز مشاهده می‌شود. این اکتشاف مهم، ۱۳ام مارس سال جاری در ژورنال Nature Physics (با Impact Factor: 18/791) گزارش شده است.

گرفتاری در یک محدودۀ کروی؛ محفظۀ هلیم-۴ ابرشاره به دو کمپارتمان A و A تقسیم شده است. گرفتاری موجود بین این دو منطقه تحت غلبۀ قانون سطح قرار داشته و متناسب با مساحت سطح منطقۀ درگیر، تعیین می‌شود. امتیاز تصویر: C.M. Herdman et al, doi: 10.1038/nphys4075.

در دهۀ ۱۹۷۰، دو تن از فیزیک‌دانان نظری سرشناس – استیون هاوکینگ۴ و یاکوب بکنشتاین۵پدیدۀ عجیبی را در سیاه‌چاله‌ها شناسایی کردند. بر اساس محاسبات آن‌ها، هنگامی که ماده به داخل یکی از این سوراخ‌های بی‌انتها سقوط نماید، آنتروپی آن متناسب با افزایش مساحت سطح، افزایش خواهد یافت؛ نه حجم. پژوهشگران دانشگاه ورمونت نیز دقیقاً همین قانون را در هلیم ابرشاره۶ مشاهده نموده‌اند.

محققان به این منظور ابتدا یک شبیه‌سازی جزءبه‌جزء از خصوصیات فیزیکی هلیم-۴ بسیار سرد پیاده‌سازی نمودند؛ اجتماع اتم‌های بسیار کم‌دمای هلیم را هلیم ابرشاره می‌خوانند، که فازی از ماده می‌باشد (هلیم-۴ یکی از ایزوتوپ‌های هلیم است).

گروه توضیح می‌دهد:

در دمای تقریبی ۲ درجۀ کلوین (منفی ۲۷۱ درجۀ سانتی‌گراد) اتم‌های هلیم-۴، که از نظریۀ دوگانگی موج و ذرۀ۷ پلانک۸ پیروی می‌کنند؛ طوری با یک‌دیگر ارتباط حاصل می‌کنند که دیگر نمی‌توان آن‌ها را اتم‌های مستقل خواند. این ارتباط را می‌توان به یک رقص منظم تشبیه نمود که در فیزیک، گرفتاری کوانتومی۹ نامیده شده است.

پژوهشگران در ادامه با بهره‌گیری از ۲ دستگاه ابررایانه تعاملات بین ۶۴ اتم هلیم ابرشاره را بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که مقدار گرفتاری کوانتومی موجود در بین دو منطقه از محفظه – که در این‌جا یک کره از اتم‌های هلیم-۴ می‌باشد – از طریق مساحت سطح محفظه تعیین می‌شود؛ و به حجم آن ارتباطی ندارد. این حالت مشابه وضعیت یک هولوگرام۱۰ است. هولوگرام نوعی تصویر سه‌بعدی است که از طریق تمام‌نگاری۱۱ حاصل می‌شود. ساده‌ترین مثال برای هولوگرام خط‌کش‌های به‌اصطلاح سه‌بعدی است که هنگام حرکت دادن، طراحی موجود روی سطح‌شان تغییر می‌کند. از همین رو می‌توان ادعا کرد که حجم سه‌بعدی فضا روی سطح دوبعدی آن پردازش می‌شود. دقیقاً مثل یک سیاه‌چاله.

ایدۀ بالا بر پایۀ یکی از قوانین فیزیک به نام Locality مطرح شده، ولی پیش از این در آزمایشگاه عملی نشده بود. اما اخیراً فیزیک‌دانان موفق شدند از طریق شبیه‌سازی تمام خصوصیات هلیم-۴، برای اولین بار، موجودیت قانون آنتروپی گرفتاری را در یک مایع کوانتومی اثبات نمایند.


پیوست

۱. Vermont
۲. Waterloo
۳. Entropy of Entanglement
۴. Stephen Hawking
۵. Jacob Bekenstein
۶. Superfluid Helium
۷. Dual Wave/Particle Nature
۸. Planck
۹. Quantum Entanglement
۱۰. Hologram
۱۱. Holography


میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *