Bild: US DOE/Public Domain
Schlechte Nachricht: die Menschen werden wahrscheinlich nie erkunden Sie die Gegend rund um ein Schwarzes Loch, zumindest solange Sie lebendig sind. Vorallem, weil die meisten schwarzen Löcher sind zu weit Weg, und selbst wenn könnten wir die Reise zu Ihnen, es ist unwahrscheinlich, dass wir überleben würde Ihre Anziehungskraft. Das bedeutet, dass, wenn wir studieren wollen, der verrückte Effekte extreme Gravitation haben könnte, wir haben gotta get creative—das ist genau das, was ein internationales team von Physikern haben sich gerade erledigt.
Dieser Physiker berichten nun ein sogenanntes “Gravitations-Anomalie” in einer speziellen Art von material, genannt Weyl semimetal. Das Papier, die Ergebnisse und experimentellen setup konnte haben wichtige Anwendungen in der nahen Zukunft—die Autoren sagte mir, es könnte lassen Sie einen Tag kostenlos Telefon durch reiben auf Ihr Bein. Aber andere waren die meisten gespannt darauf, wie das relativ neue Weyl semimetals wird es ermöglichen, die Beobachtungen der Schwerkraft in diese seltsame Modelle.
“Es ist wirklich das erste mal zu sehen ist es in einem experiment, obwohl es nur durch die Analogie,” Subir Sachdev, Harvard-professor für Physik, wurde in der Studie nicht beteiligt, sagte Gizmodo. “Dennoch, in all der Physik, niemand hat etwas gesehen wie diese.”
“Gravitations-Anomalie” bezieht sich auf einen Effekt der Form der Raumzeit selbst kann sich auf das Verhalten von “Fermionen”, die Kategorie von Teilchen, die Elektronen enthält. Alle Partikel kommen mit einem angeborenen Eigenschaft namens “spin”, und in Elektronen, die Wissenschaftler beobachten, dass ein Wert wie “up” oder “down”. Hinzu kommt, dass, wenn die Fermionen haben keine Masse, Sie sollte immer bewegt werden, gemäß den Gesetzen der Physik—das ist genau das, was masselose Dinge tun. Die Spinnen können dann Punkt in entweder die gleiche Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung, dass die Partikel sich bewegen—das nennt man “chiralität” oder Händigkeit. Gravitations-Anomalie sagt, dass änderungen in der Form des Raumes kann die Ursache für ein Ungleichgewicht in diesem Händigkeit.
Nein, die Wissenschaftler können nicht ändern die Form der Raumzeit in einem Labor. Stattdessen mussten Sie eine wirklich gute Entsprechung für eine masselose fermion Reise durch ein gekrümmter Raumzeit. Eine Besondere Art von Kristall genannt Weyl semimetal diente als “Raum”. Weyl semimetals sind etwas besonderes, weil Ihre Elektronen Verhalten sich, als seien Sie masselose, immer in Bewegung, erklärt Karl Landsteiner von der autonomen Universität von Madrid. Sie fügten hinzu, ein Temperatur-gradient, welcher gemeint war, stand in für die Schwerkraft, und beobachtete, wie die Symmetrie gebrochen—die Partikel’ Händigkeit vertauscht, was zu einem Ungleichgewicht in der chiralität. Die Forscher veröffentlichten Ihre Ergebnisse heute in der Fachzeitschrift Nature.
“Also, was erzählt es uns über die Welt ist, dass die Gravitations-Anomalie-Effekt vorliegen könnte,” Studie Autor Johnannes Gooth von der Universität Hamburg und der IBM Research sagte Gizmodo.
Was solls, könnte man denken—Temperatur und Schwerkraft sind nicht das gleiche. Dies könnte sogar erinnern an die letztjährige experiment, wo ein Wissenschaftler zu beweisen schien, dass schwarze Löcher Strahlen, sondern Schallwellen anstelle von realen Teilchen. Aber die Wissenschaftler, mit der ich Sprach, die beiden beteiligten und externen Quellen, versicherte mir, daß Albert Einsteins Theorien implizieren, dass der Temperaturgradient und die Energie-Gefälle in der Schwerkraft können ähnlich behandelt werden. Wenn etwas funktioniert, zum einen sollten die Arbeit für die anderen.
“Niemand zweifelt daran, dass die Analogie zwischen Energie, Ausstrahlung und Gravitations-Felder,” Sachdev hat es mir gesagt. “Das ist ziemlich gut soweit ich bin besorgt.” Und die Beobachtung der Wirkung mit Schwerkraft wäre mehr oder weniger unmöglich. “Brauchen Sie einen starken Gravitationsfeldes,” Sachdev sagte. “Sie würden wahrscheinlich haben, um sich in der Nähe ein Schwarzes Loch, das niemand jemals getan hat.”
Sie könnten auch Fragen, warum IBM kümmert sich um diese. Abgesehen von einem kühlen Beweis, dass die Form des Raumes selbst beeinflussen können Partikel, dass diese Ebene der Kontrolle über das Verhalten von bewegten elektrischen Ladungen haben könnten wichtige technologische Anwendungen. Es ist seit langem ein Gedanke, wir könnten Strom erzeugen, einfach durch Hitze, Steigungen, wechselnde Temperaturen in einigen Strom erzeugendes medium. “Aber dies ist ein sehr ineffizienter Prozess”, sagte Gooth. Das ist, weil die normale Elektronen sind schlecht bei dieser Hitze Konvertierung. “Aber wir glauben, dass jetzt mit dieser Gravitations-Anomalie können wir umgehen bestimmter Grenzen und machen diese Konvertierung sehr sehr effizient.”
Der Gedanke, dass eines Tages in der Zukunft, dieser Gravitations-Anomalie könnte lassen Sie Ihr Handy aufladen, indem Sie reibt es gegen Ihre Hose. Jeder, den ich Sprach, schien zu vereinbaren, dass diese Anwendungen waren weit Weg, und waren vor allem begeistert über die Beobachtung dieses verrückte Verhalten in einem verrückten system. Und es gibt kein limit, um sich vorzustellen, wo es sonst noch so auftreten könnte.
“Diese [Gravitations-Anomalie] gehorchte in allen bestimmten Arten von physischen Systemen”, sagt Gooth. “Es muss gehorcht werden im inneren von Sternen im frühen Universum oder in unserem transistoren.”
[Natur]