I fisici hanno teoricamente dimostrato che, applicando un campo magnetico a un piccolo, fiocco di grafene di forma irregolare, il fiocco diventa un ologramma quantistico di un buco nero. Ciò significa che il fiocco di grafene ricrea la struttura spaziale e le proprietà caratteristiche di un buco nero, ma in un modo molto più piccolo, sistema a dimensione inferiore.

I fisici, Anffany Chen e coautori di istituzioni canadesi, Israele, il Regno Unito, e gli Stati Uniti, hanno pubblicato un articolo sull'ologramma quantistico di grafene in un recente numero di Lettere di revisione fisica .

"Mostriamo che un materiale piuttosto onnipresente e ben studiato, il grafene, può comportarsi in modi nuovi ed entusiasmanti in determinate condizioni, " coautore Marcel Franz, professore di fisica all'Università della British Columbia, detto Phys.org . "In particolare, gli elettroni in un fiocco di grafene di dimensioni nanometriche con un bordo irregolare e in un campo magnetico applicato potrebbero realizzare il cosiddetto modello Sachdev-Ye-Kitaev (SYK)."

Come spiegano i fisici, il modello SYK illustra un tipo di "dualità olografica, " in cui un sistema a più dimensioni (qui, un buco nero nello spaziotempo (1+1)-dimensionale) può essere rappresentato da un sistema a dimensione inferiore (in questo caso, gli elettroni nel grafene, che occupano uno spaziotempo (0+1)-dimensionale).

Il tipo di dualità olografica illustrato dal modello SYK è particolarmente interessante perché mostra alcune delle proprietà distintive dei buchi neri, come l'entropia residua diversa da zero e la propagazione del caos quantistico. Può anche aiutare a rispondere a domande fondamentali sulla connessione tra meccanica quantistica e gravità.

"Il modello SYK è di grande interesse per i fisici di oggi perché si ritiene contenga una descrizione olografica di un buco nero quantistico, " Franz ha detto. "Alcuni dei misteri più enigmatici della fisica moderna si trovano all'interfaccia tra la relatività generale di Einstein (una teoria che descrive lo spazio-tempo, gravità e buchi neri) e la meccanica quantistica (una teoria che descrive i fenomeni microscopici, elettroni, atomi, eccetera). Una migliore comprensione del modello SYK potrebbe quindi far luce su queste domande fondamentali".

A differenza di altri sistemi che sono stati proposti per dimostrare il modello SYK, la nuova fase quantistica del grafene non richiede tecniche di fabbricazione avanzate e dovrebbe essere realizzabile utilizzando la tecnologia esistente. I requisiti principali sono che il fiocco di grafene abbia un confine altamente irregolare e un interno pulito in modo che le funzioni dell'onda elettronica abbiano una struttura spaziale casuale, che fornisce le condizioni necessarie per realizzare l'ologramma di un buco nero.

"Stiamo attualmente lavorando per comprendere le proprietà di trasporto del fiocco di grafene nel regime SYK, " disse Franz. "Più in generale, speriamo che i nostri risultati teorici motivino gli sperimentatori a studiare i fiocchi di grafene del tipo richiesto per produrre la fisica SYK, e siamo pronti a fornire supporto teorico a tali sforzi".

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