Kapalné černé díry a nový univerzální zákon

24. září 2010

Teoretická studie černých děr v desetirozměrném prostoru ukazuje, že černé díry mohou definovat dokonalou kapalinu. Objev by tak mohl přinést nový univerzální zákon fyziky kladoucí omezení na chování kapalin v reálném světě.

Dam Thanh Son s kolegy z Washingtonské univerzity v USA namodeloval v rámci teorie strun černou díru coby desetirozměrnou kapalinu v jedenáctirozměrném časoprostoru. Podle superstrunové teorie/M-teorie, v níž nejfundamentálnějšími složkami světa nejsou bodové částice, nýbrž drobounké jednorozměrné struny, žijeme ve vesmíru s deseti prostorovými dimenzemi (takže celkem s jedenácti, započteme-li čas), z čehož sedm je našim pohledům skrytých - jsou kompaktifikovány, tedy stočeny v každém bodě obyčejných tří dimenzí. Superstrunová teorie/M-teorie je v současnosti s oblibou aplikována na kosmologii, avšak umí zodpovědět i otázky z reálného kvantového světa.

Ačkoliv tedy desetirozměrné tekuté černé díry, namodelované Sonem, normálně neexistují, jsou jen matematickými objekty ve strunové teorii, jejich objev může mít význam pro skutečný svět.

Dvě veličiny kapaliny souvisejí s povrchem černé díry: viskozita, která popisuje, jak hustá kapalina je (vyšší viskozita znamená větší brždění pohybu kapaliny), a entropie, jež je mírou neuspořádanosti. Sonův tým zjistil, že poměr těchto dvou veličin je konstantní a může být vyjádřen jako kombinace fundamentálních konstant kvantového světa.

Logo

Fyzici tvrdí, že tato konstanta může sloužit jako univerzální spodní mez pro poměr viskozity a entropie v reálných kapalinách. Jejich tvrzení se opírá o Heisenbergův princip neurčitosti, podle něhož by taková mez měla existovat.

"Jsou to naše hypotézy. Nemůžeme sice dokázat, že tak tomu skutečně je, ale nenašli jsme nic, co by mělo menší viskozitu," říká Son. Kupříkladu hodnota tohoto poměru pro vodu je čtyřsetnásobně větší než pro kapalnou černou díru. I tekuté helium je devětkrát viskóznější.

Látky, které by se mohly přiblížit této mezi, jsou podle Sona podchlazené shluky atomů nebo plazma vzniklé při srážkách částic.

Fyzici už porovnali výsledky ze srážek v urychlovači RHIC umístěném v New Yorku a namodelované černé díry strunové teorie. "Začínám to brát vážně," říká Peter Steinberg z Národní laboratoře v Brookhavenu v New Yorku, který pracuje v jednom z týmů kolem urychlovače RHIC.

Třebaže vědci ještě na RHIC viskozitu plazmy nezměřili, umožnilo by jim to experimentálně otestovat Sonovy předpovědi. "Poslední slovo bude patřit experimentátorům," říká Son.

autor: Oldřich Klimánek
Spustit audio

E-shop Českého rozhlasu

Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!

Jan Rosák, moderátor

slovo_nad_zlato.jpg

Slovo nad zlato

Koupit

Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.