Investigadores del Instituto de Física Teórica (ITP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) y la Universidad Jiao Tong de Shanghai (SJTU) han descubierto que la materia granular (como la arena) y algunos modelos de agujeros negros muestran efectos no lineales similares. El puente entre los dos es la dualidad holográfica.

El estudio fue publicado en Science Advances el 1 de junio.

La dualidad holográfica permite mapear problemas físicos no resueltos a contrapartes gravitacionales manejables de dimensiones superiores y viceversa. El mapeo entre diferentes dimensiones se asemeja a la técnica de proyección holográfica óptica, de ahí el nombre.

Aunque la dualidad holográfica se originó en la teoría de cuerdas y fue parte de la búsqueda de una teoría consistente de la gravedad cuántica, también se ha aplicado ampliamente a la cromodinámica cuántica, la física de la materia condensada y la información cuántica.

En este trabajo, la idea de dualidad holográfica se extiende a un tipo concreto de sólidos atérmicos y desordenados:los materiales granulares. Dado que los gránulos tienden a tener un tamaño macroscópico, se pueden ignorar las fluctuaciones térmicas y los efectos cuánticos.

Además, la teoría tradicional de la elasticidad de los cristales ordenados ya no es aplicable debido a la naturaleza desordenada de los materiales granulares (es decir, no existe una estructura reticular periódica para la distribución espacial de los granos). Comprender las propiedades físicas de la materia granular, como las complejas respuestas mecánicas, sigue siendo un desafío teórico.

Los materiales granulares pueden resistir deformaciones hasta cierto punto y mantener su integridad estructural. Sin embargo, cuando la deformación supera un determinado umbral, el material se rompe, fenómeno conocido como fluencia. En algunos casos, el cizallamiento puede provocar el endurecimiento del sistema granular (es decir, un aumento en el módulo de cizallamiento), que aparece como una respuesta no lineal a la deformación externa.

Este estudio predice relaciones intrínsecas entre la elasticidad no lineal, la fluencia y la entropía de la materia granular, basándose en el principio de dualidad holográfica y técnicas de teoría de campos efectivos. Las simulaciones por computadora de modelos granulares verifican las predicciones teóricas.

Esta investigación no solo amplía el ámbito de aplicación de la dualidad holográfica, sino que también revela la posible relación entre la física de los agujeros negros y los materiales amorfos, lo que brinda una nueva vía para el estudio y la comprensión de los sistemas complejos. + Explora más

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