Сверхпроводники, материалы, через которые электроны могут свободно двигаться без сопротивления, могут поделиться некоторыми физическими данными о черных дырах, сообщил 7 марта физик Скринат Маникандан из Рочестерского университета в Нью-Йорке на заседании Американского физического общества. Аналогия между двумя объектами может помочь ученым понять, что происходит с информацией, которая поглощается в бездне черных дыр.
Когда черная дыра поглощает частицы, информация о свойствах частиц, по-видимому, тоже попадает внутрь. Согласно квантовой механике, такая информация не может быть уничтожена. Физик Стивен Хокинг определил в 1974 году, что черные дыры медленно испаряются со временем, излучая то, что известно как излучение Хокинга, прежде чем исчезнуть.
Этот факт подразумевает загадку, известную как парадокс информации о черной дыре: Когда черная дыра испаряется, куда девается информация?
Одним из возможных решений, предложенных в 2007 году физиками Патриком Хайденом из Стэнфордского университета и Джоном Прескиллом, является то, что черная дыра может действовать как зеркало, и информация об отраженных частицах отражается наружу, запечатлевается в радиации Хокинга. Теперь, Маникандан и физик Эндрю Джордан, также из Университета Рочестера, сообщают, что процесс, который происходит на границе раздела между металлом и сверхпроводником, аналогичен предлагаемому зеркалу черной дыры.
Эффект, известный как отражение Андреева, возникает, когда электроны, проходящие через металл, встречаются с сверхпроводником. Входящий электрон обладает квантовым свойством, известным как спин. Направление этого спина является своего рода квантовой информацией. Когда входящий электрон встречает сверхпроводник, он соединяется с другим электроном в материале, образуя дуэт, известный как куперовская пара. Эти пары позволяют электронам легко скользить по материалу, что облегчает его сверхпроводимость.
Ученые увидели возможность в существовании жизни на Луне в прошлом
Когда исходный электрон встречает своего партнера, он также оставляет своеобразное электронное «альтер эго», отражающее его информацию обратно в металл. Эта отраженная сущность называется «дырой», нарушением в материале, который возникает, когда электрон отсутствует. Эта дыра движется через металл, как если бы это была частица, несущая информацию, содержащуюся в спине первоначальной частицы.
Аналогично, если черные дыры действуют как информационные зеркала, как предположил Хайден и Прескилл, частица, попадающая в черную дыру, будет сопровождаться выходящей античастицей — партнером с противоположным электрическим зарядом, — который будет нести информацию, содержащуюся во вращении оригинальной частицы. Маникандан и Джордан показали, что эти два процесса были математически эквивалентны.
Пока неясно, является ли зеркало черной дыры правильным решением парадокса, но аналогия предполагает, что эксперименты с сверхпроводниками могут прояснить, что происходит с информацией, говорит Эндрю Джордан. «Это то, что вы никогда не можете сделать с черными дырами: вы не можете делать такие эксперименты, потому что черные дыры находятся где-то в середине какой-то галактики».
Теория «интригует», — говорит физик Джастин Дрессел из Университета Чепмена в Ориндже, Калифорния. Такие сравнения полезны для того, чтобы позволить ученым заглядывать из одной области в другую. Но для определения того, насколько сильна аналогия, нужна дополнительная работа, говорит Дрессел.
Источник: