Зернистая материя и некоторые модели черных дыр демонстрируют схожие нелинейные эффекты
Исследователи из Института теоретической физики (ITP) Китайской академии наук (CAS) и Шанхайского университета Цзяо Тонг (SJTU) обнаружили, что зернистая материя (например, песок) и некоторые модели черных дыр демонстрируют схожие нелинейные эффекты. Мост между ними — голографическая двойственность. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 1 июня.
Схематическое изображение голографической двойственности. Гравитационные модели живут в (3+1) измерениях, в то время как эффективные теории поля/моделирование аморфных твердых тел находятся в (2+1) измерениях. 1 кредит
Голографическая дуальность позволяет сопоставить нерешенные физические проблемы с решаемыми многомерными гравитационными аналогами и наоборот. Отображение между различными измерениями напоминает технику оптической голографической проекции, отсюда и название.
Хотя голографическая двойственность возникла из теории струн и была частью поиска последовательной теории квантовой гравитации, она также широко применялась в квантовой хромодинамике, физике конденсированного состояния и квантовой информации.
В этой работе идея голографической двойственности распространяется на конкретный тип атермических неупорядоченных твердых тел — гранулированные материалы. Поскольку гранулы обычно имеют макроскопический размер, тепловыми флуктуациями и квантовыми эффектами можно пренебречь.
Кроме того, традиционная теория упругости упорядоченных кристаллов больше не применима из-за неупорядоченной природы зернистых материалов (т.е. отсутствует периодическая структура решетки для пространственного распределения зерен). Понимание физических свойств гранулированного вещества, таких как сложные механические реакции, остается теоретической задачей.
Гранулированные материалы могут в определенной степени сопротивляться деформациям и сохранять свою структурную целостность. Тем не менее, когда деформация превышает определенный порог, материал ломается, явление, известное как текучесть. В некоторых случаях сдвиг может привести к упрочнению зернистой системы (т. е. увеличению модуля сдвига), что проявляется как нелинейная реакция на внешнюю деформацию.
Это исследование предсказывает внутреннюю взаимосвязь между нелинейной упругостью, текучестью и энтропией гранулированного вещества на основе голографического принципа дуальности и эффективных методов теории поля. Компьютерное моделирование гранулированных моделей подтверждает теоретические предсказания.
Это исследование не только расширяет область применения голографической двойственности, но также раскрывает потенциальную связь между физикой черных дыр и аморфными материалами, открывая новые возможности для изучения и понимания сложных систем.
