Gravitația îi fascinează pe oamenii de știință de secole. Datorită muncii lui Newton și Einstein, înțelegem acum cum guvernează mișcarea planetelor, a stelelor și chiar a galaxiilor. Cu toate acestea, atunci când încercăm să aplicăm aceleași legi particulelor subatomice sau obiectelor extreme precum găurile negre, gravitația devine o adevărată enigmă. Acest mister, cu care fizicienii se luptă de zeci de ani, ar putea fi pe cale de a fi rezolvat datorită unei noi teorii îndrăznețe, corespondența AdS/CFT, și lucrărilor experimentale efectuate de o echipă de cercetători germani.
Gravitația, așa cum o știm noi, este omniprezentă în viața noastră de zi cu zi. Este forța care ne ține la sol, face ca planetele să orbiteze în jurul Soarelui și permite sateliților să orbiteze în jurul Pământului. Oamenii de știință pot prezice mișcările corpurilor cerești cu o precizie uimitoare, pot calcula mareele și chiar pot trimite sonde pentru a explora cele mai îndepărtate zone ale sistemului solar. Această teorie se prăbușește de îndată ce ne aventurăm în adâncurile Universului, unde intră în joc forțe extrem de puternice, cum ar fi cele ale găurilor negre. În mod similar, la nivelul particulelor elementare, în câmpul cuantic, gravitația descrisă de Einstein nu își mai are locul. Pentru a înțelege fenomene extreme precum Big Bang-ul sau interiorul găurilor negre, fizicienii au, prin urmare, nevoie de o nouă teorie a gravitației. Provocarea cu care se confruntă cercetătorii este imensă: cum poate fi reconciliată teoria relativității generale a lui Einstein, care descrie gravitația la scară cosmică, cu mecanica cuantică, care guvernează comportamentul particulelor subatomice? În prezent, aceste două teorii par incompatibile. Prin urmare, fizicienii au nevoie de noi modele capabile să descrie gravitația la toate scările, inclusiv la nivel cuantic. În această căutare a gravitației cuantice intră în joc corespondența AdS/CFT.
Propusă la sfârșitul anilor 1990, corespondența AdS/CFT este o teorie revoluționară care ar putea oferi în sfârșit o punte între gravitația clasică și cea cuantică. Această corespondență se bazează pe un principiu fascinant: ea afirmă că o teorie complexă a gravitației într-un spațiu-timp multidimensional (numit spațiu Anti-de-Sitter sau AdS) poate fi descrisă de o teorie cuantică mai simplă la limita acestui spațiu, mai degrabă ca o hologramă. Imaginați-vă o pâlnie. În interiorul acestei pâlnii, spațiul-timpul este curbat și aici au loc fenomene gravitaționale complexe. La suprafață, în jurul pâlniei, dinamica gravitațională poate fi descrisă prin ecuații mai simple. Cu alte cuvinte, ceea ce se întâmplă la suprafață reflectă ceea ce se întâmplă în interior (ca o hologramă). Această idee, deși complexă, ne-ar putea oferi o mai bună înțelegere a fenomenelor inexplicabile până acum, cum ar fi gravitația la nivel cuantic. Până de curând, corespondența AdS/CFT a rămas o teorie frumoasă, dar nu a fost încă testată în termeni concreți. Aici intervine echipa de cercetare condusă de profesorul Johanna Erdmenger de la Universitatea Würzburg din Germania. Acești cercetători au dezvoltat o metodă inovatoare pentru testarea acestei corespondențe cu ajutorul unui dispozitiv experimental. Ea a fost prezentată într-un articol publicat în Physical Review Letters.
Pentru a face acest lucru, ei au proiectat un circuit electric care imită spațiul-timp curbat. În acest sistem, semnalele electrice trimise către diferite puncte ale circuitului reprezintă ceea ce se întâmplă în diferite puncte din spațiu-timp. În acest fel, dinamica gravitațională care este inaccesibilă în mod normal poate fi simulată și studiată în laborator. Rezultatele teoretice inițiale ale echipei sunt promițătoare: calculele arată că dinamica semnalelor electrice din acest circuit corespunde celor prezise de corespondența AdS/CFT. Aceasta înseamnă că este acum posibil să se testeze această teorie în condiții reale, deschizând calea către noi progrese în înțelegerea gravitației cuantice.
Dacă această teorie și experimentele rezultate sunt confirmate, ar putea transforma înțelegerea noastră a Universului la scară mică. Cercetătorii speră că această lucrare ar putea pune în lumină mistere încă nerezolvate, cum ar fi funcționarea exactă a găurilor negre sau condițiile care au prevalat la momentul Big Bang-ului. Dar implicațiile nu se opresc aici. Aceste circuite cuantice capabile să simuleze spațiul-timp curbat ar putea conduce, de asemenea, la inovații tehnologice. Potrivit profesorului Erdmenger, aceste dispozitive ar putea îmbunătăți transmiterea semnalelor electrice în tehnologii precum rețelele neuronale artificiale utilizate pentru inteligența artificială. Prin reducerea pierderilor de semnal prin curbura spațiului-timp simulat, aceste circuite ar putea revoluționa modul în care vom procesa datele în viitor.
Cercetările efectuate la Würzburg reprezintă doar un prim pas, dar marchează un progres semnificativ în căutarea unei teorii unificate a gravitației. Prin combinarea relativității generale și a mecanicii cuantice, corespondența AdS/CFT ar putea deține cheia înțelegerii Universului la toate scările sale.
Loading ...
