Fysiker har teoretiskt visat att, genom att applicera ett magnetfält på en liten, oregelbundet formad grafenflinga, flingan blir ett kvantehologram av ett svart hål. Detta innebär att grafenflingan återskapar den rumsliga strukturen och de karakteristiska egenskaperna hos ett svart hål, men i en mycket mindre, lägre dimensionella system.

Fysikerna, Anffany Chen och medförfattare från institutioner i Kanada, Israel, Storbrittanien, och USA, har publicerat ett papper om grafenkvantehologrammet i ett nyligen utgåva av Fysiska granskningsbrev .

"Vi visar att ett ganska allestädes närvarande och välstuderat material-grafen-kan bete sig på ett nytt och spännande sätt under vissa förhållanden, "medförfattare Marcel Franz, fysikprofessor vid University of British Columbia, berättade Phys.org . "Specifikt, elektronerna i en nanoskala i storleken med grafen med en oregelbunden gräns och i ett applicerat magnetfält kan förverkliga den så kallade Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) -modellen. "

Som fysikerna förklarar, SYK -modellen illustrerar en typ av "holografisk dualitet, "där ett högre dimensionellt system (här, ett svart hål i (1+1) -dimensionell rymdtid) kan representeras av ett lägre-dimensionellt system (i detta fall, elektronerna i grafen, som upptar en (0+1) -dimensionell rymdtid).

Den typ av holografisk dualitet som illustreras av SYK -modellen är särskilt intressant eftersom den uppvisar några av svarta håls signaturegenskaper, såsom icke-noll återstående entropi och kvantkaosutbredning. Det kan också hjälpa till att svara på grundläggande frågor om sambandet mellan kvantmekanik och gravitation.

"SYK -modellen är av stort intresse för fysiker idag eftersom den antas innehålla en holografisk beskrivning av ett kvantsvart hål, "Franz sa." Några av de mest gåtfulla mysterierna i modern fysik ligger i gränssnittet mellan Einsteins allmänna relativitet (en teori som beskriver rymdtid, gravitation och svarta hål) och kvantmekanik (en teori som beskriver mikroskopiska fenomen, elektroner, atomer, etc). En bättre förståelse av SYK -modellen skulle därför kunna belysa dessa grundläggande frågor. "

Till skillnad från andra system som har föreslagits för att demonstrera SYK -modellen, den nya kvantfasen av grafen kräver inga avancerade tillverkningstekniker och bör kunna realiseras med hjälp av befintlig teknik. Huvudkraven är att grafenflingan har en mycket oregelbunden gräns och en ren inre så att elektronvågfunktionerna har en slumpmässig rumslig struktur, som ger de nödvändiga förutsättningarna för att förverkliga hologrammet i ett svart hål.

"Vi arbetar för närvarande med att förstå transportegenskaperna för grafenflingan i SYK -regimen, "Sade Franz." Mer allmänt vi hoppas att våra teoretiska resultat kommer att motivera experimentalister att studera grafenflingor av den typ som krävs för att producera SYK -fysiken, och vi är redo att ge teoretiskt stöd för alla sådana insatser. "

© 2018 Phys.org