Una rappresentazione schematica della dualità olografica. I modelli gravitazionali vivono in dimensioni (3+1) mentre teorie di campo efficaci/simulazioni di solidi amorfi sono in dimensioni (2+1). Credito:ITP
I ricercatori dell'Istituto di fisica teorica (ITP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e della Shanghai Jiao Tong University (SJTU) hanno scoperto che la materia granulare (come la sabbia) e alcuni modelli di buchi neri mostrano effetti non lineari simili. Il ponte tra i due è la dualità olografica.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances il 1 giugno.
La dualità olografica consente di mappare problemi fisici irrisolti su controparti gravitazionali trattabili di dimensioni superiori e viceversa. La mappatura tra diverse dimensioni ricorda la tecnica della proiezione olografica ottica, da cui il nome.
Sebbene la dualità olografica abbia avuto origine dalla teoria delle stringhe e facesse parte della ricerca di una teoria coerente della gravità quantistica, è stata anche ampiamente applicata alla cromodinamica quantistica, alla fisica della materia condensata e all'informazione quantistica.
In questo lavoro, l'idea della dualità olografica è estesa a un tipo concreto di solidi atermici e disordinati:materiali granulari. Poiché i granuli tendono ad avere una dimensione macroscopica, le fluttuazioni termiche e gli effetti quantistici possono essere ignorati.
Inoltre, la tradizionale teoria dell'elasticità dei cristalli ordinati non è più applicabile, a causa della natura disordinata dei materiali granulari (cioè, non esiste una struttura reticolare periodica per la distribuzione spaziale dei grani). Comprendere le proprietà fisiche della materia granulare, come le complesse risposte meccaniche, rimane una sfida teorica.
I materiali granulari possono resistere alle deformazioni in una certa misura e mantenere la loro integrità strutturale. Tuttavia, quando la deformazione supera una certa soglia, il materiale si rompe, fenomeno noto come cedimento. In alcuni casi, il taglio può portare all'indurimento del sistema granulare (cioè un aumento del modulo di taglio), che appare come una risposta non lineare alla deformazione esterna.
Questo studio predice le relazioni intrinseche tra l'elasticità non lineare, il cedimento e l'entropia della materia granulare, sulla base del principio di dualità olografica e di efficaci tecniche di teoria dei campi. Simulazioni al computer di modelli granulari verificano le previsioni teoriche.
Questa ricerca non solo amplia l'ambito applicativo della dualità olografica, ma rivela anche la potenziale relazione tra la fisica dei buchi neri e i materiali amorfi, fornendo una nuova strada per lo studio e la comprensione dei sistemi complessi. + Esplora ulteriormente
