超導(dǎo)體可能會揭示黑洞信息悖論

洛杉磯 - 對黑洞悖論的見解可能來自一個(gè)腳踏實(shí)地的來源。

紐約羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家Sreenath Kizhakkumpurath Manikandan于3月7日在美國物理學(xué)會會議上報(bào)告說，超導(dǎo)體是電子可以自由移動而沒有阻力的材料，它們可能會分享一些黑洞的物理特性。這兩個(gè)對象之間的類比可以幫助科學(xué)家了解在黑洞的深淵吞噬的信息會發(fā)生什么。

當(dāng)黑洞吞噬顆粒時(shí)，有關(guān)顆粒特性的信息似乎被困在里面。根據(jù)量子力學(xué)，這些信息無法被破壞。物理學(xué)家斯蒂芬霍金在1974年確定黑洞隨著時(shí)間的推移逐漸蒸發(fā)，在最終消失之前發(fā)出所謂的霍金輻射。這個(gè)事實(shí)意味著一個(gè)被稱為黑洞信息悖論的難題(SN：5/31/14，第16頁)：當(dāng)黑洞蒸發(fā)時(shí)，信息在哪里?

斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家Patrick Hayden和加州理工學(xué)院的John Preskill在2007年提出的一個(gè)可能的解決方案是，黑洞可以像鏡子一樣，有關(guān)向下反射的數(shù)據(jù)的信息被霍金輻射印記?，F(xiàn)在，羅切斯特大學(xué)的Manikandan和物理學(xué)家安德魯喬丹報(bào)告說，在金屬和超導(dǎo)體之間的界面處發(fā)生的過程類似于所提出的黑洞鏡。

當(dāng)穿過金屬的電子遇到超導(dǎo)體時(shí)，會發(fā)生稱為Andreev反射的效應(yīng)。進(jìn)入的電子帶有稱為自旋的量子特性，類似于頂部的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的方向是一種量子信息。當(dāng)進(jìn)入的電子遇到超導(dǎo)體時(shí)，它與材料中的另一個(gè)電子配對形成一個(gè)稱為Cooper對的二重奏。這些配對允許電子輕易地穿過材料，促進(jìn)其超導(dǎo)性。當(dāng)原始電子撿起它的伴侶時(shí)，它也會留下一種電子，而不是將其信息反射回金屬中。該反射實(shí)體被稱為“空穴”，即當(dāng)電子缺失時(shí)發(fā)生的材料擾動。那個(gè)洞穿過金屬，好像它是一個(gè)粒子，

同樣，如果黑洞就像信息鏡子一樣，正如海登和普雷斯基爾所說的那樣，一個(gè)落入黑洞的粒子后面會出現(xiàn)一個(gè)反粒子 - 一個(gè)帶有相反電荷的伙伴 - 它將攜帶旋轉(zhuǎn)中包含的信息。原始粒子。Manikandan和Jordan表明這兩個(gè)過程在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。

目前尚不清楚黑洞鏡是否是悖論的正確解決方案，但類比表明，超導(dǎo)體的實(shí)驗(yàn)可以澄清信息會發(fā)生什么，喬丹說。“對于黑洞來說，這是你無法做到的事情：你不能做那些詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗鼈冊谀硞€(gè)地方的某個(gè)星系中間處于關(guān)閉狀態(tài)。”

加利福尼亞州奧蘭治市查普曼大學(xué)的物理學(xué)家賈斯汀德雷塞爾說，這種理論很“有趣”。這種比較有助于科學(xué)家從一個(gè)領(lǐng)域獲取見解并將其應(yīng)用于其他領(lǐng)域。但Dressel說，還需要做更多工作來確定這種類比有多強(qiáng)。“你可能會發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步檢查的細(xì)節(jié)是不同的。

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