Schwarze Löcher haben Eigenschaften, die für Quantenteilchen charakteristisch sind, wie eine neue Studie zeigt, die darauf hindeutet, dass rätselhafte kosmische Objekte sowohl klein als auch groß, schwer und leicht oder tot und lebendig sein können, genau wie Schrödingers legendäre Katze.
Die neue Studie, die auf Computermodellierung basiert, zielte darauf ab, die schwer fassbare Verbindung zwischen der verblüffenden, zeitverzerrenden Physik supermassiver Objekte wie z Schwarze Löcher und die Prinzipien, die das Verhalten der kleinsten subatomaren Teilchen leiten.
Das Studienteam entwickelte einen mathematischen Rahmen, der eine Simulation platziert Quantenteilchen direkt vor einem riesigen simulierten schwarzen Loch. Die Simulation zeigte, dass das Schwarze Loch Anzeichen einer Quantenüberlagerung zeigte, die Fähigkeit, in mehreren Zuständen gleichzeitig zu existieren – in diesem Fall sowohl massiv als auch überhaupt nicht massiv zu sein.
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„Wir wollten sehen, ob [black holes] könnten gleichzeitig sehr unterschiedliche Massen haben, und es stellt sich heraus, dass sie das tun“, sagte der Hauptautor der Studie, Joshua Foo, ein promovierter Forscher in theoretischer Physik an der University of Queensland, in einer Pressemitteilung. Aussage (öffnet in einem neuen Tab). „Bis jetzt haben wir nicht eingehend untersucht, ob Schwarze Löcher einige der seltsamen und wunderbaren Verhaltensweisen der Quantenphysik zeigen.“
Das bekannteste Beispiel für Quantensuperposition ist Schrödingers legendäre Katze, ein Gedankenexperiment, das der Physiker Erwin Schrödinger Anfang des 20. Jahrhunderts entworfen hat, um einige der Schlüsselprobleme der Quantenphysik zu demonstrieren. Gemäß Quantentheorien existieren subatomare Teilchen gleichzeitig in mehreren Zuständen, bis sie mit der Außenwelt interagieren. Diese Wechselwirkung, die einfach gemessen oder beobachtet werden könnte, versetzt das Teilchen in einen der möglichen Zustände.
Schrödinger, der 1933 den Nobelpreis für Physik erhielt, wollte mit dem Experiment die Absurdität der Quantentheorie demonstrieren, da es nahelegen würde, dass eine in einer Kiste eingesperrte Katze je nach Zufälligkeit des Verhaltens von Atomen sowohl tot als auch lebendig sein kann. , bis ein Beobachter die Überlappung unterbricht.
Während jedoch gezeigt wurde, dass eine Katze in einer Kiste unabhängig von den Aktionen des Beobachters tot sein kann, kann ein Quantenteilchen tatsächlich in einem dualen Zustand existieren. Und die neue Studie zeigt, dass ein Schwarzes Loch dasselbe tut.
Der amerikanisch-israelische theoretische Physiker Jacob Bekenstein postulierte als erster, dass Schwarze Löcher Quanteneigenschaften haben könnten. Da ein Schwarzes Loch durch seine Masse definiert ist, muss seine Quantenüberlagerung bedeuten, dass dieses seltsame Gravitationstor mehrere Massen haben kann, die in bestimmten Verhältnissen stehen.
„Unsere Modellierung zeigte, dass diese überlagerten Massen tatsächlich in bestimmten Bändern oder bestimmten Verhältnissen lagen – wie von Bekenstein vorhergesagt“, sagte Magdalena Zych, Co-Autorin der Studie, Physikerin an der University of Queensland und Co-Autorin, Forschungsleiterin. in der Aussage. „Wir haben ein solches Muster nicht angenommen, daher war die Tatsache, dass wir diesen Beweis gefunden haben, ziemlich überraschend.“
Nicht, dass wir dem Verständnis näher gekommen wären, was in Schwarzen Löchern vor sich geht. Aber was auch immer es ist, es ist wahrscheinlich noch fantastischer, als wir uns vorstellen können.
Das neue Studie (öffnet in einem neuen Tab) wurde am Freitag, den 28. Oktober online in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
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