Bizarre Quanteneigenschaften von Schwarzen Löchern – einschließlich ihrer verblüffenden Fähigkeit, gleichzeitig unterschiedliche Massen zu haben – wurden von Physikern der University of Queensland (UQ) bestätigt.
Ein Team theoretischer Physiker führte Berechnungen durch, die überraschende Ergebnisse liefertenschwarzes LochQuantenphänomene. Die Forschung wurde von UQ geleitet und vom Doktoranden Joshua Foo geleitet.
„Schwarze Löcher sind ein unglaublich einzigartiges und faszinierendes Merkmal unseres Universums“, sagte Herr Foo. „Sie entstehen, wenn die Schwerkraft eine große Menge Materie unglaublich dicht auf einen winzigen Raum drückt und so eine so große Anziehungskraft erzeugt, dass nicht einmal Licht entkommen kann.
„Es ist ein Phänomen, das durch einen sterbenden Stern ausgelöst werden kann. Aber bis jetzt haben wir noch nicht eingehend untersucht, ob Schwarze Löcher einige der seltsamen und wunderbaren Verhaltensweisen der Quantenphysik zeigen.“
„Ein solches Verhalten ist die Überlagerung, bei der Teilchen auf einer Quantenskala gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren können. Dies wird am häufigsten durch Schrödingers Katze veranschaulicht, die gleichzeitig tot und lebendig sein kann.“
Quantenschwarze Löcher mit mehreren Massenzuständen
„Bei Schwarzen Löchern wollten wir jedoch herausfinden, ob sie gleichzeitig völlig unterschiedliche Massen haben können, und es stellte sich heraus, dass dies der Fall ist.
„Stellen Sie sich vor, Sie sind gleichzeitig breit und groß und gleichzeitig klein und dünn – das ist eine Situation, die intuitiv verwirrend ist, da wir in der Welt der traditionellen Physik verankert sind.
„Aber das ist die Realität für Quantenschwarze Löcher.“
„Das Universum offenbart uns, dass es immer seltsamer, mysteriöser und faszinierender ist, als die meisten von uns es sich jemals hätten vorstellen können.“Dr. Magdalena Zych
Um dieses verblüffende Phänomen aufzudecken, entwickelte das Physikerteam einen mathematischen Rahmen, der es uns ermöglicht, ein Teilchen außerhalb eines theoretisch masseüberlagerten Schwarzen Lochs zu „platzieren“.
Die Masse wurde speziell betrachtet, da sie ein charakteristisches Merkmal eines Schwarzen Lochs ist und es plausibel ist, dass Quantenschwarze Löcher von Natur aus eine Massenüberlagerung aufweisen.
Die Co-Betreuerin der Forschung, Dr. Magdalena Zych, sagte, dass die Forschung tatsächlich die Vermutungen bestärke, die von Pionieren der Quantenphysik aufgestellt wurden.
„Unsere Arbeit zeigt, dass die sehr frühen Theorien von Jacob Bekenstein – einem amerikanischen und israelischen theoretischen Physiker, der grundlegende Beiträge zur Grundlage der Thermodynamik von Schwarzen Löchern leistete – auf dem richtigen Weg waren“, sagte sie.
„Er postulierte, dass Schwarze Löcher nur Massen mit bestimmten Werten haben können, das heißt, sie müssen in bestimmte Bänder oder Verhältnisse fallen – so entstehen die Energieniveaus eines.“Atomfunktioniert zum Beispiel.
Überraschende Entdeckung der Massenverhältnisse von Quantenschwarzen Löchern
„Unsere Modellierung zeigte, dass diese überlagerten Massen tatsächlich in bestimmten bestimmten Bändern oder Verhältnissen lagen – wie von Bekenstein vorhergesagt.
„Wir sind nicht davon ausgegangen, dass ein solches Muster vorliegt, daher war die Tatsache, dass wir diese Beweise fanden, ziemlich überraschend.
„Das Universum offenbart uns, dass es immer seltsamer, mysteriöser und faszinierender ist, als die meisten von uns es sich jemals hätten vorstellen können.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlichtBriefe zur körperlichen Untersuchung.
Referenz: „Quantum Signatures of Black Hole Mass Superpositions“ von Joshua Foo, Cemile Senem Arabaci, Magdalena Zych und Robert B. Mann, 28. Oktober 2022,Briefe zur körperlichen Untersuchung.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.181301
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