หลุมดำและการเปิดเผย
โลหะแปลก ๆ และหลุมดำมีจำนวนมากเหมือนกันและนักวิจัยใช้ประโยชน์จากลิงก์เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม
หลุมดำเช่นนี้ใน Centaurus A มีการเชื่อมต่อที่แปลกกับวัสดุในห้องทดลองทางโลก
ESO / WFI / MPIfR / APEX / A ไวส์และคณะ และ NASA / CXC / CfA / R คราฟท์และคณะ
มันฟังดูบ้า ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ยืนยันการเชื่อมโยงที่น่าทึ่งระหว่างวัตถุสองชนิดที่ควรจะไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งอื่นใด: หลุมดำและโลหะแปลก ๆ อดีตเป็นผู้ดื่มสุราที่มีชื่อเสียงในห้วงอวกาศสามารถกลืนทุกอย่างไม่ว่าจะเป็นดาวดวงดาวและแม้แต่แสงที่เข้ามาใกล้เกินไป สิ่งที่เหลืออยู่ใกล้แค่เอื้อมแม้ว่าจะไม่ค่อยคุ้นเคย: สิ่งที่ทิ้งไว้เมื่อเรียกว่าตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงวัสดุที่ไม่มีความต้านทานไฟฟ้าได้รับความร้อนสูงเกินกว่าที่จะเป็นตัวนำยิ่งยวดอีกต่อไป
ลักษณะที่แน่นอนของความสัมพันธ์นี้ยังไม่ทราบ แต่ในระดับพื้นฐานดูเหมือนว่ากฎทางฟิสิกส์แบบเดียวกันจะมีผลกับทั้งหลุมดำและโลหะแปลก ๆ และนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองด้านของการเชื่อมต่อได้เริ่มใช้มันเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสาขาของตน มันเป็นการค้นพบที่น่าประหลาดใจที่แม้แต่คนที่ทำให้มันมีช่วงเวลาที่ยากลำบากที่จะเชื่อมัน
ฟิสิกส์แปลก
Subir Sachdev นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งเป็นคนแรกที่ค้นพบการเชื่อมต่อที่ไม่คาดคิดเป็นนักวิชาการที่จริงจัง เกิดที่นิวเดลีประเทศอินเดียและปริญญาฟิสิกส์จาก MIT และ Harvard เขาทำงานในระดับหลังปริญญาเอกที่ Bell Labs เมื่อนักวิทยาศาสตร์สร้างตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงในปี 2529 ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าตัวนำยิ่งยวด การสูญเสียใด ๆ - สามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในสภาพที่เย็นจัดอย่างยิ่งใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์
Subir Sachdev
Katherine Taylor
ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงในไม่ช้าก็กลายเป็นสนามใหม่ที่ร้อนแรงและแซคเดฟต้องการหาช่องของตัวเองในพื้นที่ที่เฟื่องฟูนี้ เขาเริ่มอยากรู้อยากเห็นเกี่ยวกับการสังเกตหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่ง: หลังจากวัสดุเหล่านี้ถูกความร้อนเหนืออุณหภูมิวิกฤตที่เรียกว่าพวกเขาสูญเสียความเป็นตัวนำยิ่งยวดและถือว่าสสารต่าง ๆ - โลหะแปลก ๆ
โลหะแปลก ๆ อาศัยอยู่ตามชื่อของพวกเขา บางทีคุณสมบัติที่แปลกที่สุดของพวกเขาอาจเกี่ยวข้องกับวิธีที่แปลกประหลาดซึ่งอิเล็กตรอนทำหน้าที่ ในโลหะสามัญอิเล็กตรอนทำหน้าที่เหมือนอนุภาคเดี่ยว อย่างไรก็ตามในโลหะที่แปลกประหลาดผลกระทบของควอนตัมก็เข้ามาแทนที่และอิเล็กตรอนก็จะ“ ยุ่งเหยิง” ซึ่งกันและกันและจะไม่ได้รับการปฏิบัติเหมือนเป็นหน่วยงานที่แตกต่างกัน การเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนแซคเดฟกล่าวว่า“ ดูคล้ายกับการแพร่กระจายของกากน้ำตาลมากกว่าวัตถุที่ไม่มีจุดหมายที่เดินทางเป็นเส้นตรง” แปลกจริงๆ
ในปี 1992 ซัคเดฟและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขาจินวูเย่ใช้คุณภาพแปลก ๆ ในการสร้างแบบจำลองที่ง่ายขึ้นของโลหะแปลก ๆ พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถจับคุณสมบัติที่สำคัญของวัสดุที่ซับซ้อนเหล่านี้ได้ซึ่งมีอิเล็กตรอนจำนวนมากที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งมีกฎเพียงข้อเดียว: อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่แบบสุ่มจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งภายในตัวอย่างที่กำหนด แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าความต้านทานไฟฟ้าในโลหะแปลก ๆ ควรเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ทำให้มั่นใจได้เนื่องจากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์คนอื่นได้ตรวจสอบแล้ว แต่ซัคเดฟยังไม่รู้เลยว่าความสำคัญของแบบจำลองที่อ่อนน้อมถ่อมตนของเขาจะเป็นอย่างไร
ค้นหาการเชื่อมต่อ
สองสามปีต่อมา Sachdev และเพื่อนร่วมงาน Antoine Georges และ Olivier Parcollet รู้สึกประหลาดใจที่พบว่าแบบจำลองของพวกเขาแนะนำโลหะแปลก ๆ ที่มีปริมาณเอนโทรปีสูงอย่างน่าอัศจรรย์ - การวัดจำนวนของอนุภาคที่เป็นไปได้ เอนโทรปีที่คำนวณได้นั้นสูงมากเกือบจะท้าทายกฎของฟิสิกส์ซึ่งหมายความว่าโลหะแปลก ๆ นั้นซับซ้อนกว่าที่คิดไว้มาก
นี่เป็นสัญญาณเริ่มแรกของความสัมพันธ์ลึกลับระหว่างโลหะแปลก ๆ กับหลุมดำซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่ามีเอนโทรปีสูงอย่างไม่น่าเชื่อ แต่มันก็ต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าที่ซัคเดฟจะจดจำแนวเหล่านั้นได้
การเดินทางครั้งนั้นเริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจังเมื่อเขาได้ยินเกี่ยวกับความคิดที่ขัดแย้งง่าย ๆ ว่าทฤษฎีหลุมดำอาจนำไปใช้กับปรากฏการณ์อื่น ๆ ในการตั้งค่าที่แตกต่างกัน นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Dam Thanh Son และ Andrei Starinets ร่วมมือกับความคิดที่ใช้คณิตศาสตร์หลุมดำในการทำนายความหนืดของแก๊สอัลตร้าช็อตหรือพลาสมาที่เกิดขึ้นในการทดลองกับอนุภาคของอนุภาค บางทีหลักการเดียวกันนี้อาจใช้กับโลหะแปลก ๆ ได้ Sachdev คิด
แม่เหล็กลอยอยู่บนสนามแม่เหล็กของวัสดุตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโลหะแปลก ๆ ที่มีชื่ออย่างเหมาะสม
Julien Bobroff, Frederic Bouquet และ Jeffrey Quilliam / LPS, Orsay, ฝรั่งเศสผ่าน Wikimedia
ในไม่ช้าเขาก็ต้องจ่ายสิ่งสกปรก รายงานการตรวจสอบทางกายภาพ B 2007 ที่นักฟิสิกส์มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดฌอนฮาร์ตโนลล์ร่วมเขียนกับ Sachdev และคนอื่น ๆ สังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างโลหะแปลกและหลุมดำ นอกเหนือจากเอนโทรปีที่สูงดังกล่าวแล้ววัตถุทั้งสองมี "เวลาลักษณะ" ที่เหมือนกันซึ่งเกี่ยวข้องกับระยะเวลาที่ระบบใช้ในการไปถึงการพักผ่อนหรือสมดุลสภาวะหลังจากถูกรบกวนอย่างรุนแรง ในปี 2010 ซัคเดฟค้นพบการเชื่อมต่อที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น: แบบจำลองโลหะแปลก ๆ ของเขาก็ใช้ได้กับหลุมดำด้วยเช่นกัน
นี่มันช่างน่าตกใจ อย่างไรก็ตามพฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่จับคู่ขึ้นอย่างรวดเร็วในรูปแบบของวัตถุแปลก ๆ ที่เกิดขึ้นบนโลกนั้นมีความคล้ายคลึงกับความแปลกประหลาดของจักรวาลของหลุมดำ แบบจำลองแสดงโลหะแปลก ๆ เมื่อมองไปทางหนึ่งและหลุมดำเมื่อมองผ่านเลนส์ที่แตกต่างกัน นักฟิสิกส์ของคาลเทค Alexei Kitaev ได้ปรับปรุงสิ่งต่าง ๆ เพิ่มเติมในปี 2014 และแบบจำลอง Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) ซึ่งเป็นผลลัพธ์ได้ทำให้นักวิจัยประหลาดใจตั้งแต่นั้นมา
ใช้ประโยชน์จากลิงค์
นักฟิสิกส์คนอื่นเริ่มให้ความสนใจ ก่อนรุ่นของ SYK ไม่มีวิธีที่ง่ายและสะดวกในการศึกษาหลุมดำ ทันใดนั้นนักวิจัยก็มีตัวเลือกมากมายตามที่นักฟิสิกส์ดักลาสแสตนฟอร์ดจากสถาบันการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตันรัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าวว่า“ คุณสามารถวิเคราะห์สิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับหลุมดำที่คุณไม่สามารถทำได้เช่นเดียวกับวิวัฒนาการของระบบ " เขาพูดว่า. ตอนนี้ Stanford กำลังพึ่งพา SYK เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของหลุมดำในขณะที่ Kitaev กำลังติดตามคำถามว่าเกิดอะไรขึ้นกับข้อมูลที่มีวัตถุที่ตกอยู่ในหลุมดำ
ข้อมูลเชิงลึกจากหลุมดำได้ให้คำตอบกับซัคเดฟและเพื่อนร่วมงานของเขาแล้ว เหนือสิ่งอื่นใดตอนนี้พวกเขาสามารถทำนายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในกราฟีนได้ดีขึ้นแผ่นคาร์บอนแบนเพียงแค่อะตอมเดียวหนาซึ่งทำหน้าที่เหมือนโลหะแปลก ๆ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ วัสดุ 2 มิติที่ยอดเยี่ยมนี้มีความแข็งแรงยืดหยุ่นและเบาอย่างเหลือเชื่อสามารถมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายในพื้นที่ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ชีวการแพทย์และเทคโนโลยีผู้บริโภค การคาดการณ์ที่เฉพาะเจาะจงได้รับการสนับสนุนในการทดลองปี 2015 ที่ Harvard แสดงให้เห็นว่า graphene ดำเนินการกับความร้อนและไฟฟ้าอย่างไร ข้อมูลช่วยแสดงให้เห็นว่า graphene และคุณสมบัติอันน่าอัศจรรย์ของมันสามารถออกมาจากห้องปฏิบัติการได้หรือไม่ในขณะที่ยืนยันความถูกต้องของแบบจำลอง SYK ต่อไป เราสามารถก้าวเข้าสู่ยุคใหม่ของเทคโนโลยีขอบคุณในส่วนของโมเดล
Sachdev คาดว่าจะได้รับผลตอบแทนอย่างแน่นอน “ SYK ควรพัฒนาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลหะแปลก ๆ ซึ่งสามารถนำแนวทางการพัฒนาตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและช่วยให้เราเลือกส่วนผสมที่ดีที่สุดสำหรับวัสดุเหล่านี้” เขากล่าว
การเชื่อมโยงที่บ้าคลั่งระหว่างโลหะแปลก ๆ กับหลุมดำซึ่งแม้แต่ Sachdev ไม่ได้จริงจังในตอนแรกก็เกิดผลในที่สุด เหตุใดจึงต้องใช้เวลานานกว่าเขาจะใช้ประโยชน์จากการเชื่อมต่อที่เขาคิดว่าชัดเจนในขณะนี้? “ ฉันไม่ฉลาดพอ” เขาสารภาพ - แม้ว่าหลักฐานจะชี้ชัด
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
