g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Kuantum yerçekimi simetrisi varsayımı, bilim adamları holografik simetrinin sınırını kanıtladılar!

Massachusetts Institute of Technology (MIT), California Institute of Technology (Caltech) ve Tokyo Üniversitesi'nden araştırmacılar, kuantum yerçekiminin simetrisi hakkında bir dizi eski varsayımı inceledi. Spesifik varsayımlar: (1) Kuantum yerçekimi küresel simetriye izin vermez; (2) Gösterge simetrisi için, tüm olası yükler gerçekleştirilmelidir; (3) Dahili gösterge grubu kompakt olmalıdır. Araştırmacıların Physical Review Letters'da yayınlanan makaleleri, bu eski varsayımların anti-de Sitter / konformal alan teorisi (AdS-CFT) yazışmalarında doğru olduğunu gösteriyor. Bu araştırmayı yapan araştırmacılardan Hirosi Ooguri şunları söyledi: Tarihsel olarak simetri kavramı fizikte önemli bir rol oynamıştır.

İster doğanın temel yasalarını belirleyip oluşturuyor olun, ister dinamikler ve maddenin evresi gibi doğal olayları anlamak ve tahmin etmek için bu yasaları kullanıyor olun. Bununla birlikte, yerçekimi ve kuantum mekaniğini (modern fiziğin iki temel kavramı) birleştirdiğimizde, tüm holografik simetrinin kaybolduğuna dair teorik kanıtlar var.

(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)

Fizikte iki tür simetri vardır: ayar simetrisi ve küresel simetri. On yıllardır araştırmacılar, kuantum yerçekiminde küresel simetri olmaması gerektiğini öne sürüyorlar, çünkü birleşik kütleçekim teorisi ve kuantum mekaniği herhangi bir simetriye izin vermiyor. Bu, önemli sonuçları olan derin bir önermedir.

Örneğin, protonların diğer parçacıklara bozunduklarında kararsız olduklarını tahmin ediyor. Bu çalışmaya katılan başka bir araştırmacı Daniel Harlow şöyle dedi: Parçacık fiziğinin standart modelinin iki simetrisi var, bu yüzden tahmin ediyoruz, Holografik simetri yalnızca yaklaştırılabilir. Şimdiye kadar, bu fikir bazı dolaylı destek aldı, ancak ikna edici argümanlar yok. Araştırma makalesinde, AdS / CFT iletişiminin özel durumunda, çok ikna edici bir argüman verdik. Bu yazışma bize en çok anlaşılan kuantum kütleçekimi teorisini verir ve holografik simetriye izin vermediğini kanıtlayabilir.

Araştırmacılar makaleyi yayınlamadan önce, diğer araştırmacılar kuantum yerçekiminin (kuantum mekaniğinin ve yerçekiminin birleşmesi) herhangi bir simetriye sahip olamayacağı argümanını öne sürdüler. Bununla birlikte, bu argümanlar genellikle bazı önemli durumları (ayrık simetri gibi) çözememe gibi mantıksal boşluklara sahiptir. Ooguri şunları söyledi: Yeni makalemiz, AdS / CFT iletişimleri bağlamında bu ifadenin kesin bir kanıtını sunuyor. AdS / CFT iletişiminde, kuantum yerçekimi matematiksel olarak kesin bir şekilde tanımlanır Kuantum kütleçekimindeki tüm olası holografik simetriyi hariç tutarak en genel şekilde kuantum yerçekimini tanımladık.

(Bokeyuan-Grafik) Bu resim, araştırmacıların holografik simetriye karşı argümanının özünü gösterir.Araştırmacılar, holografik bir simetri olduğunu varsayar ve resmin merkezindeki nesnenin simetrinin etkisi altında yüklenir ve bunun için nesnenin olması gerektiğini kanıtlar. Gölgeli gri alan ve durum bu değil, bu kanıtlanmadı. Resim: Harlow ve Ooguri

Önerilen kanıt iki önemli fikre dayanmaktadır: kuantum yerçekiminin holografik ilkesi ve kuantum hata düzeltme kodları. Holografik ilke ilk olarak Gerald T. Hoft ve Leonard Suskind tarafından 1990'ların başında önerilmiş, ancak o zamandan beri yaygın olarak kullanılmaktadır. En önemli gelişmelerden biri Juan Maldacena tarafından keşfedilen AdS / CFT iletişimidir. Ooguri ve Harlow, kuantum yerçekiminin matematiksel teoremini kanıtlamayı umuyor, bu yüzden holografik ilkenin kesin bir tanımına ihtiyaçları var. AdS / CFT iletişim yöntemini benimsemeye karar verdiler çünkü hedeflerine ulaşabileceklerini düşündükleri tek yol buydu.Temel araçlar kuantum hata düzeltme, AdS / CFT iletişimi ve kuantum alan teorisiydi.

Belki de burada belirtilmesi gereken en önemli nokta, AdS / CFT'nin güzel bir kuantum yerçekimi teorisi olmasına rağmen, dünyamızdaki kuantum yerçekimi teorisi olmadığıdır. Bu, fizikçilerin incelemeyi sevdiği bir oyuncak modeldir (ünlü küresel inek gibi). Ancak araştırmacılar, dikkatli olduğumuz sürece bu oyuncak modelden dersler çıkarabileceğimize inanıyor. Birkaç yıl önce, Harlow dahil başka bir araştırma ekibi, holografinin kuantum yerçekiminde, kuantum hesaplamadaki kuantum hata düzeltmesine benzer şekilde çalıştığını gösterdi. AdS / CFT iletişiminde, anti-de Sitter uzayındaki uzay-zaman geometrisi, uyumlu alan teorisindeki kuantum dolanmasından üretilir.

Araştırmacılar, CFT perspektifinden, ortaya çıkan geometrik verilerin aslında bir kuantum hata düzeltme kodu olduğunu kanıtladılar. Yeni araştırmada, bu teoremi kanıtlamak için önceki araştırmadan ilham almalıyız. Yeni araştırmada Ooguri ve Harlow, kuantum hata düzeltmesinin çalışma şeklinin herhangi bir simetriyle uyumsuz olduğunu buldu. Bu nedenle, kuantum mekaniği ve yerçekimi bir kez birleştiğinde, hiçbir simetri doğru değildir. Genel olarak simetrinin doğada temel bir kavram olduğuna inanılır.Birçok fizikçi doğada bir dizi güzel kanunun olması gerektiğine inanır ve güzelliği ölçmenin bir yolu simetri yoluyla olur. Dünyamızda bazı simetriler gizlenmiş olabilir (veya fizik terimleriyle "kendiliğinden yıkım").

Ancak doğayı daha basit bir seviyeden gözlemlersek, ortaya çıkabilir. Araştırmacılar, yukarıdaki görüşün yanlış olduğunu kanıtladılar: En temel düzeyde, kuantum mekaniği ve yerçekimi birleşiktir ve doğa yasalarının küresel bir simetrisi yoktur. Ooguri ve Harlow tarafından yürütülen araştırma, geniş kuantum yerçekimi teorisindeki holografik simetri olasılığını hariç tutarak fizik alanına önemli bilgiler getiriyor. Bulgular, proton kararsızlığını tahmin etmek gibi birçok alandaki araştırmalar için anlamlıdır. Araştırma sonuçları, protonların kararlı olmaması gerektiğini öngörüyor. Bu açık değildir, ancak aynı zamanda manyetik tek kutupların varlığını da öngörür: manyetik yükler taşıyan izole edilmiş nesneler. Şimdiye kadar bu tür nesneleri hiç görmedik, ancak insanlar hala onları arıyor.

Ne yazık ki, çalışmanın sonuçları, kaç tane tekel olması gerektiğini, bunların nerede olması gerektiğini veya protonların bozunmasını görmek için ne kadar beklememiz gerektiğini açıklamaya yeterli değil. Gelecekteki araştırma çalışmalarında Harlow ve Ooguri, simetrinin nasıl kırıldığını ölçmek istiyor. Şimdiye kadar, nasıl ayrıldığı açıklığa kavuşturulmadıkça kuantum yerçekiminin herhangi bir simetriye sahip olamayacağı kanıtlandı. Örneğin, bulguları protonun bozunması gerektiğini gösteriyor, ancak nasıl bozunacağını veya bozulmadan önce ne kadar süre var olabileceğini netleştirmedi Bunlar, araştırmacıların gelecekteki çalışmalarda çözmeyi umduğu çok önemli konulardır.

Ooguri şunları söyledi: Merkezi Japonya'nın dağlık bölgesindeki Kamioka çinko madeninde kurulacak hyhykiokande projesinde yer alan Tokyo Üniversitesi'nde Kavli Kozmofizik ve Matematik Enstitüsü'nün müdürüyüm. Bu projenin amaçlarından biri de protonların bozunup bozulmadığını görmektir.Bu deneyi yapmak için araştırmacılar madende büyük bir su deposu inşa edecekler. Araştırma teoremine göre proton bozunmalıdır. Ancak deneycilere proton bozunmasını makul bir sürede görebilmeleri için su tankının boyutunu söyleyemeyiz. Bu, simetrinin nasıl kırıldığını ölçmenin neden önemli olduğuna dair bir örnektir.