Holograficzna dualność w świecie kwantowym

Projekt "Fundamentals and applications of holographic duality" (HOLOERG) powstał w następstwie tego powiązania o daleko sięgających implikacjach dla fundamentalnych praw natury. Może on rzucić w świecie nauki nowe światło na zjawiska kwantowej teorii pola.

Główne siły badawcze poświęcono zastosowaniu holografii w celu poznania nadprzewodnictwa w wysokiej temperaturze i właściwości nadprzewodników, które trudno zarejestrować przy użyciu klasycznych metod. W trakcie projektu HOLOERG to radykalnie nowe podejście bazujące na "holograficznej dualności" pozwoliło uzyskać nowe informacje.

W klasycznej teorii grawitacji czasoprzestrzeń zakrzywia się wokół obiektów o dużej masie jak gumowy arkusz wokół kuli do kręgli. Zgodnie z kwantową teorią pól cząsteczki zwane grawitonami łagodzą oddziaływanie sił grawitacyjnych. Pogodzenie tych dwóch teorii pomogło wyjaśnić to, w jaki sposób silnie oddziałujące na siebie systemy mogą być ze sobą słabo powiązane.

Takie silnie oddziałujące na siebie systemy występują w naturze, np. w postaci nadprzewodników w złączach Josephsona. Złącza te tworzy się, wkładając cienką warstwę izolatora między dwie warstwy materiału nadprzewodzącego. Inne interesujące zastosowania można znaleźć w fizyce materii skondensowanej.

Naukowcy pracujący w projekcie HOLOERG opracowali matematyczną metodę opisu świata kwantowego za pomocą pojęć holograficznych. Konkretnie: zjawiska odbywające się w rejonie trójwymiarowym zostały odniesione przyporządkowane do bardzo różnych zjawisk odbywających się na dwuwymiarowej powierzchni-granicy tego rejonu. Takie matematyczne przyporządkowanie zostało zastosowane również do rejonów czterowymiarowych.

To podejście rozszerzyło konwencjonalny pogląd na fizykę kwantową jako na naukę opisującą zjawiska fizyczne przy użyciu zakłóceń pól przejawiających się w postaci cząstek lub fal. Aby zrozumieć intrygujące zachowania materii, projekt HOLOERG przyjrzał się jej wnętrzu — między niższymi i wyższymi wymiarami — odnajdując ekscytujące implikacje do przebadania w eksperymentach laboratoryjnych.