211service.com
Quarks verbonden door wormgaten?
Kwantumverstrengeling is een van de meer bizarre theorieën die voortkomen uit de studie van de kwantummechanica - zo vreemd zelfs dat Albert Einstein het beroemd noemde als spookachtige actie op afstand.
Hypothetische snelkoppelingen door het universum, wormgaten verbinden afzonderlijke punten in ruimte-tijd.
In wezen omvat verstrengeling twee deeltjes, die elk meerdere toestanden tegelijk bezetten, bijvoorbeeld gelijktijdig met de klok mee en tegen de klok in draaien. Maar geen van beide heeft een definitieve toestand totdat de ene wordt gemeten, waardoor het andere deeltje onmiddellijk een overeenkomstige toestand aanneemt. De resulterende correlaties tussen de deeltjes blijven behouden, zelfs als ze zich aan tegenovergestelde uiteinden van het universum bevinden.
Maar wat stelt deeltjes in staat om ogenblikkelijk - schijnbaar sneller dan de lichtsnelheid - over zulke grote afstanden te communiceren?
Nu heeft een MIT-natuurkundige die verstrengeling bekijkt door de lens van de snaartheorie een antwoord voorgesteld: de creatie van twee verstrengelde quarks - de bouwstenen van materie - geeft tegelijkertijd aanleiding tot een wormgat dat het paar verbindt.
De theoretische resultaten ondersteunen het relatief nieuwe en opwindende idee dat de wetten van de zwaartekracht die het universum bij elkaar houden, misschien niet fundamenteel zijn, maar in plaats daarvan voortkomen uit kwantumverstrengeling.
Julian Sonner, een senior postdoc in MIT's Laboratory for Nuclear Science en Center for Theoretical Physics, heeft zijn resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .
Om te zien wat er uit twee verstrengelde quarks komt, creëerde hij eerst een theoretisch model van quarks op basis van het Schwinger-effect - een concept in de kwantumtheorie dat het mogelijk maakt om deeltjes uit het niets te creëren. Eenmaal uit een vacuüm gehaald, worden deze deeltjes als verstrengeld beschouwd.
Sonner bracht de verstrengelde quarks in kaart op een vierdimensionale ruimte, beschouwd als een representatie van ruimte-tijd. Daarentegen wordt aangenomen dat zwaartekracht bestaat in de volgende dimensie, waar het, volgens de wetten van Einstein, de ruimte-tijd buigt en vormgeeft.
Om te zien welke geometrie in de vijfde dimensie kan ontstaan uit verstrengelde quarks in de vierde, gebruikte Sonner het snaartheorieconcept van holografische dualiteit, dat werd gebruikt om een complexere dimensie af te leiden uit de op één na laagste dimensie.
Hij ontdekte dat wat tevoorschijn kwam een wormgat was dat de twee verstrengelde quarks met elkaar verbond, wat impliceert dat de creatie van quarks tegelijkertijd een wormgat creëert. Meer fundamenteel, zegt hij, kan de zwaartekracht zelf een gevolg zijn van verstrengeling. Bovendien kan de geometrie van het universum, zoals beschreven door klassieke zwaartekracht, een gevolg zijn van verstrengeling - paren deeltjes die aan elkaar zijn geregen door wormgaten te tunnelen.
Het is de meest basale weergave die we tot nu toe hebben waar verstrengeling aanleiding geeft tot een soort geometrie, zegt Sonner. Wat gebeurt er als een deel van deze verstrengeling verloren gaat, en wat gebeurt er met de geometrie? Er zijn veel wegen die bewandeld kunnen worden.