Die Quantenphysik ist ein faszinierendes und dennoch kompliziertes Thema, und eines der Dinge, die Physikstudenten ausflippen, ist das Konzept der Verschränkung. (In Wirklichkeit befinden sich die Partikel in mehreren Zuständen - beispielsweise in mehreren Richtungen - und können nur dann als in dem einen oder anderen Zustand befindlich bezeichnet werden, wenn sie gemessen werden.)
"Spooky Action in der Ferne", so soll Albert Einstein darauf hingewiesen haben. Hier ist das Neue dazu: Julian Sonner, ein leitender Postdoktorand am Massachusetts Institute of Technology, führte Untersuchungen durch, die zeigten, dass die Stringtheorie bei der Erstellung von zwei dieser Quarks ein Wurmloch erzeugt, das die Quarks verbindet.
Laut MIT könnte dies den Forschern helfen, den Zusammenhang zwischen der Schwerkraft (die in großem Maßstab stattfindet) und der Quantenmechanik (die in sehr kleinem Maßstab stattfindet) besser zu verstehen. Wie das MIT es ausdrückt, war es für Physiker bisher sehr schwierig, "die Schwerkraft quantenmechanisch zu erklären", was zu der Sorge führte, eine einzige einheitliche Theorie für das Universum zu entwickeln. Noch kein Glück, aber viele Leute glauben, dass es existiert.
"Es gibt einige schwierige Fragen der Quantengravitation, die wir immer noch nicht verstehen, und wir haben uns schon lange mit diesen Problemen auseinandergesetzt", erklärte Sonner. "Wir müssen die richtigen Wege finden, um diese Fragen zu verstehen."
Quantenverschränkung klingt unserer Erfahrung so fremd, weil sie die Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten scheint, was Einsteins allgemeine Relativitätstheorie verletzt. (Das Tempolimit wird natürlich noch getestet, weshalb die Wissenschaftler in einem Experiment von 2011, das später aufgrund eines fehlerhaften Sensors entlarvt wurde, so aufgeregt waren, als sich Partikel schneller als Licht bewegten.)
Wie auch immer, so ging die neue Forschung weiter:
- Sonner untersuchte die Arbeit von Juan Maldacena vom Institute for Advanced Study und Leonard Susskind von der Stanford University. Die Physiker sahen sich an, wie sich verwickelte Schwarze Löcher verhalten würden. „Als die Schwarzen Löcher verwickelt und dann auseinandergezogen wurden, stellten die Theoretiker fest, dass es sich um ein Wurmloch handelte - einen Tunnel durch die Raumzeit, von dem angenommen wird, dass er durch die Schwerkraft zusammengehalten wird. Die Idee schien darauf hinzudeuten, dass im Fall von Wurmlöchern die Schwerkraft aus dem grundlegenderen Phänomen verwickelter Schwarzer Löcher hervorgeht “, erklärte das MIT.
- Sonner machte sich dann daran, Quarks zu erstellen, um zu sehen, ob er beobachten kann, was passiert, wenn zwei miteinander verwickelt sind. Mithilfe eines elektrischen Feldes konnte er Partikelpaare aus einer Vakuumumgebung mit einigen „vorübergehenden“ Partikeln auffangen.
- Sobald er die Teilchen gefangen hatte, kartierte er sie in Raum-Zeit (vierdimensionaler Raum). Hinweis: Es wird angenommen, dass die Schwerkraft die fünfte Dimension ist, da sie die Raumzeit biegen kann, wie Sie in diesen Bildern von Galaxien unten sehen können.
- Sonner versuchte dann mithilfe eines stringtheoretischen Konzepts namens holographische Dualität herauszufinden, was in der fünften Dimension passieren würde, wenn Quarks in der vierten Dimension verwickelt würden. „Während ein Hologramm ein zweidimensionales Objekt ist, enthält es alle Informationen, die zur Darstellung einer dreidimensionalen Ansicht erforderlich sind. Im Wesentlichen ist die holographische Dualität eine Möglichkeit, eine komplexere Dimension aus der nächstniedrigeren Dimension abzuleiten “, erklärte das MIT.
- Und unter holographischer Dualität fand Sonner heraus, dass ein Wurmloch entstehen würde. Die Implikation ist diese Schwerkraftselbstkann aus der Verschränkung dieser Teilchen entstehen, und dass die Biegung, die wir im Universum sehen, auch auf die Verschränkung zurückzuführen wäre.
"Es ist die bisher grundlegendste Darstellung, bei der die Verschränkung zu einer Art Geometrie führt", erklärte Sonner. „Was passiert, wenn ein Teil dieser Verstrickung verloren geht, und was passiert mit der Geometrie? Es gibt viele Wege, die beschritten werden können, und in diesem Sinne kann sich diese Arbeit als sehr hilfreich herausstellen. “
Sie können die Forschung in Physical Review Letters anzeigen.
Quelle: Massachusetts Institute of Technology
