Yerçekimi artık fizikçiler için bir sır değil; en azından konu büyük mesafeler olduğunda. Bilim sayesinde gezegenlerin yörüngelerini hesaplamak, gelgitleri tahmin etmek ve uzaya roket fırlatmak mümkün. Ancak kütle çekiminin teorik tanımı, kuantum seviyesi adı verilen en küçük parçacıklar seviyesinde sınırlarına ulaşır.
“Büyük Patlama’yı veya kara deliklerin iç yapısını açıklamak için yerçekiminin kuantum özelliklerini anlamamız gerekiyor. Çok yüksek enerjilerde klasik yerçekimi kanunları geçerli değildir. Bu nedenle amacımız, yerçekimini kuantum düzeyi de dahil olmak üzere tüm ölçeklerde açıklayabilecek yeni teorilerin geliştirilmesine katkıda bulunmaktır” diye açıkladı Bavyera’daki Würzburg Üniversitesi (JMU) Teorik Fizik III Bölüm Başkanı Profesör Johanna Erdmenger .
AdS/CFT (Anti-de Sitter/Konformal Alan Teorisi), uzay-zamandaki negatif eğrilikli yerçekimi sistemleri (Anti-de Sitter) ve konformal alan teorileri (Konformal Alan Teorisi) arasındaki ilişkiyi açıklayan matematiksel bir teoridir. AdS, bu uzay-zamanın sınırındaki uyumlu alan teorileri kullanılarak tanımlanabilir. Juan Maldacena tarafından 1997’de önerilen bu teorinin, kütleçekim sistemlerinin konformal alan teorileri açısından tanımlanması, kara deliklerin ve diğer kütleçekimsel nesnelerin özelliklerinin incelenmesi ve yerçekimi ile konformal arasındaki bağlantı dahil olmak üzere bir takım ilginç çıkarımları vardır. Doğanın temel yasalarını anlamada yardımcı olabilecek alan teorileri.
AdS, hiperbol gibi içe doğru kıvrılan özel bir uzay-zaman türü anlamına gelir. CFT, özellikleri tüm uzaysal mesafelerde aynı olan kuantum fiziksel sistemleri tanımlayan uyumlu alan teorisi anlamına gelir.
“İlk başta çok karmaşık geliyor ama açıklaması kolay. AdS/CFT yazışmaları, daha basit matematiksel modeller kullanarak kuantum dünyasında bulunanlar gibi karmaşık çekimsel süreçleri anlamamızı sağlar. Erdmenger, çekirdeğinde huni olarak düşünülebilecek kavisli bir uzay-zaman olduğunu söyledi.
Yazışma, huninin kenarındaki kuantum dinamiğinin içerideki daha karmaşık dinamiklere karşılık gelmesi gerektiğini belirtiyor; kendisi iki boyutlu olmasına rağmen üç boyutlu bir görüntüye benzeyen bir hologram gibi.
Erdmenger, ekibiyle birlikte daha önce doğrulanmamış AdS/CFT yazışmalarının tahminlerini deneysel olarak test etmek için bir yöntem geliştirdi. Eğri uzay-zamanı simüle etmek için dallanmış bir elektrik devresi kullanılır; devredeki bireysel dallanma noktalarındaki elektrik sinyalleri, uzay-zamanın çeşitli noktalarında bulunabilecek yer çekimi dinamiklerine karşılık gelir.
Araştırma ekibinin teorik hesaplamaları, önerilen şemada simüle edilen uzay-zamanın kenarındaki dinamiklerin de iç mekana karşılık geldiğini ve dolayısıyla şemanın AdS/CFT yazışmasının merkezi tahminini gerçekleştirebildiğini gösteriyor.
Bir sonraki adım olarak araştırma ekibi, çalışmada anlatılan deney düzeneğini uygulamaya koymayı planlıyor. Yerçekimi araştırmalarındaki önemli ilerlemelere ek olarak, bu aynı zamanda teknolojik yeniliğe de yol açabilir.
“Devrelerimiz aynı zamanda yeni teknolojik uygulamalara da kapı açıyor. Kuantum teknolojisine dayalı olarak, uzay bağlantılarının simüle edilmiş eğriliği sinyalleri sabitlediğinden, elektrik sinyallerini daha az kayıpla iletmeleri bekleniyor. Bu, örneğin yapay zeka için kullanılan sinir ağlarında sinyal iletimi için bir atılım olacaktır” diye ekledi Erdmenger.