Buracos negros maciços e partículas de 'cola' - Físicos descobrem uma correspondência notável

Os físicos demonstraram que os buracos negros e o estado denso dos glúons, que são as partículas de “cola” responsáveis por manter a matéria nuclear unida, têm características semelhantes.

Buracos negros com dimensões de bilhões de quilômetros (esquerda, conforme fotografado pelo Event Horizon Telescope) compartilham características com um estado denso de glúons subatômicos criados em colisões de núcleos atômicos (direita). Crédito: Event Horizon Telescope Collaboration (à esquerda) e Brookhaven National Laboratory (à direita).

A ciência - Os físicos descobriram uma notável correspondência entre os estados densos de glúon, que são responsáveis pela forte força nuclear dentro dos núcleos atômicos, e os enormes buracos negros no universo.

Paredes densas de glúon, conhecidas como condensado de vidro colorido (CGC), emergem de colisões entre núcleos atômicos e são incrivelmente pequenas, medindo apenas 10 a 19 quilômetros de tamanho – menos de um bilionésimo de quilômetro. Em contraste, os buracos negros podem se estender por bilhões de quilômetros.

Esta pesquisa inovadora revela que ambos os sistemas consistem em partículas portadoras de força densamente dispostas e auto-interagidas. No caso do CGC, essas partículas são glúons, enquanto nos buracos negros são grávitons. Tanto a organização dos glúons dentro do CGC quanto dos grávitons dentro dos buracos negros é otimizada para a energia e o tamanho de cada sistema respectivo.

O impacto

O alto grau de ordem em CGC e buracos negros é impulsionado por cada sistema empacotando a quantidade máxima de “informação” quântica possível sobre as características das partículas. Isso inclui suas distribuições espaciais, velocidades e forças coletivas.

Tais limites ao conteúdo de “informação” são universais. Isso significa que a pesquisa sugere que a ciência da informação quântica pode fornecer novos princípios de organização para entender esses sistemas amplamente diferentes.

A correspondência matemática entre esses sistemas também significa que estudar cada um pode melhorar nossa compreensão do outro. De particular interesse são as comparações de ondas de choque gravitacionais em fusões de buracos negros com ondas de choque de glúons em colisões nucleares.

Resumo

Os cientistas estudam a força forte em colisões nucleares. Por exemplo, no Relativistic Heavy Ion Collider, uma instalação do Departamento de Energia, núcleos atômicos acelerados perto da velocidade da luz tornam-se paredes densas de glúons conhecidas como condensado de vidro colorido (CGC).

Quando os núcleos colidem, o CGC evolui para formar um líquido quase perfeito de quarks e glúons, os blocos de construção fundamentais que compõem toda a matéria visível.

Embora a força forte opere em escalas subatômicas, esta análise recente feita por cientistas da Ludwig Maximilian University of Munich, do Max Planck Institute for Physics e do Brookhaven National Laboratory mostra que o CGC compartilha características com buracos negros, enormes conglomerados de grávitons que exercem força gravitacional através o universo.

Ambos os conjuntos de partículas autointeragentes parecem se organizar de uma maneira que satisfaça um limite universal na quantidade de entropia, ou desordem, que pode existir em cada sistema. Essa correspondência matemática aponta para semelhanças entre formação, termalização e decaimento de buracos negros e o que acontece quando paredes de glúons colidem em colisões nucleares em velocidades ultrarrelativísticas – próximas à velocidade da luz.

O limite de entropia que impulsiona essa correspondência está relacionado ao empacotamento máximo de informações – uma característica fundamental da ciência da informação quântica (QIS).

O QIS pode, portanto, informar ainda mais a compreensão dos cientistas sobre glúons, grávitons, CGC e buracos negros. Essa abordagem também pode avançar no projeto de computadores quânticos que usam átomos frios para simular e abordar questões sobre esses sistemas complexos.

Fonte: scitechdaily.com