Pengamatan baru menunjukkan bahwa hubungan antara cahaya yang dipancarkan oleh quasar telah berubah seiring waktu kosmik, mengisyaratkan bahwa struktur di sekitar lubang hitam supermasif mungkin tidak seuniversal yang diperkirakan sebelumnya. Para astronom dari seluruh dunia telah menemukan bukti kuat yang menunjukkan bahwa material di sekitar lubang hitam supermasif tidak tetap sama sepanjang (…)

JetMedia Digital Agency

Kilatan waktu yang halus dapat memperlihatkan efek Unruh. Pendekatan ini menghubungkan peralatan laboratorium biasa dengan fisika kuantum yang mendalam. Para peneliti di Universitas Stockholm dan Institut Pendidikan dan Penelitian Sains India (IISER) Mohali telah mengidentifikasi metode praktis untuk mendeteksi salah satu prediksi fisika yang paling tidak biasa: efek Unruh. Efek ini menunjukkan bahwa (…)

JetMedia Digital Agency

Jauh di atas Bumi, para ilmuwan menggunakan sensor kuantum untuk mendengarkan bisikan samar kekuatan tak terlihat yang mungkin menyebar di alam semesta. Para ilmuwan terus mencari petunjuk baru tentang kekuatan tersembunyi yang mungkin ada di luar hukum fisika yang diketahui. Salah satu bidang penelitian yang menjanjikan berfokus pada interaksi boson eksotik, efek hipotetis (…)

JetMedia Digital Agency

Pendekatan berbasis teori baru memberikan akses terhadap gerakan transversal kecil quark di dalam proton. Fisikawan nuklir telah mengembangkan kerangka teori baru yang memungkinkan mereka menghitung kuantitas penting untuk memahami pergerakan tiga dimensi quark di dalam proton. Dengan menggunakan metode inovatif ini, para peneliti telah menciptakan gambaran yang jauh lebih tepat tentang (…)

JetMedia Digital Agency

Bagaimana jika alam semesta ingat? Kerangka kerja baru yang berani mengusulkan agar ruangwaktu bertindak sebagai memori kuantum.

Selama lebih dari seratus tahun, fisika telah bertumpu pada dua teori dasar. Relativitas umum Einstein menggambarkan gravitasi sebagai kelengkungan ruang dan waktu, sementara mekanika kuantum mengatur perilaku partikel dan bidang.

Setiap teori sangat sukses dalam domainnya sendiri, namun menggabungkannya mengarah pada kontradiksi, khususnya dalam kaitannya dengan lubang hitam, materi gelap, energi gelap, dan asal -usul alam semesta.

Rekan -rekan saya dan saya telah menjelajahi cara baru untuk menjembatani pemisah itu. Idenya adalah untuk memperlakukan informasi – bukan masalah, bukan energi, bahkan ruangwaktu itu sendiri – sebagai bahan yang paling mendasar dari kenyataan. Kami menyebut kerangka kerja ini matriks memori kuantum (qmm).

Ruangwaktu sebagai sel memori diskrit

Pada intinya adalah klaim yang sederhana namun kuat: ruangwaktu tidak halus, tetapi diskrit – terbuat dari “sel” kecil, yang disarankan mekanika kuantum. Setiap sel dapat menyimpan jejak kuantum dari setiap interaksi, seperti berlalunya partikel atau bahkan pengaruh gaya seperti elektromagnetisme atau interaksi nuklir, yang melewati. Setiap peristiwa meninggalkan perubahan kecil dalam keadaan kuantum lokal sel ruangwaktu.

Dengan kata lain, alam semesta tidak hanya berevolusi. Itu ingat.

Ceritanya dimulai dengan lubang hitam Paradoks Informasi. Menurut relativitas, apa pun yang jatuh ke dalam lubang hitam hilang selamanya. Menurut teori kuantum, itu tidak mungkin. Informasi tidak dapat dihancurkan.

QMM menawarkan jalan keluar. Saat materi jatuh, sel -sel ruangwaktu di sekitarnya mencatat jejaknya. Ketika lubang hitam akhirnya menguap, informasi tidak hilang. Itu telah ditulis dalam ingatan ruangwaktu.

Mekanisme ini ditangkap secara matematis dengan apa yang kami sebut operator jejak, aturan reversibel yang membuat konservasi informasi berhasil. Pada awalnya, kami menerapkan ini pada gravitasi. Tapi kemudian kami bertanya: Bagaimana dengan kekuatan alam lainnya? Ternyata mereka cocok dengan gambar yang sama.

Dalam model kami dengan asumsi bahwa sel ruangwaktu ada, kekuatan nuklir yang kuat dan lemah, yang menyatukan inti atom, juga meninggalkan jejak dalam ruangwaktu. Kemudian, kami memperluas kerangka kerja ke elektromagnetisme (meskipun makalah ini saat ini sedang ditinjau sejawat). Bahkan medan listrik sederhana mengubah keadaan memori sel ruangwaktu.

Menjelaskan materi gelap dan energi gelap

Itu membawa kita ke prinsip yang lebih luas yang kita sebut dualitas geometri-informasi. Dalam pandangan ini, bentuk ruangwaktu dipengaruhi tidak hanya oleh massa dan energi, seperti yang diajarkan Einstein kepada kita, tetapi juga oleh bagaimana informasi kuantum didistribusikan, terutama melalui keterikatan. Keterikatan adalah fitur kuantum di mana dua partikel, misalnya, dapat terhubung dengan ceria, yang berarti bahwa jika Anda mengubah keadaan satu, Anda secara otomatis dan segera mengubah yang lain – bahkan jika itu adalah tahun -tahun cahaya lagi.

Pergeseran perspektif ini memiliki konsekuensi dramatis. Dalam satu studi, saat ini di bawah peer review, kami menemukan bahwa gumpalan jejak berperilaku seperti materi gelap, zat yang tidak diketahui yang membentuk sebagian besar materi di alam semesta. Mereka mengelompok di bawah gravitasi dan menjelaskan gerakan galaksi – yang tampaknya mengorbit dengan kecepatan tinggi yang tak terduga – tanpa membutuhkan partikel baru yang eksotis.

Di yang lain, kami menunjukkan betapa energi gelapnya juga muncul. Ketika sel ruangwaktu jenuh, mereka tidak dapat merekam informasi baru dan independen. Sebaliknya, mereka berkontribusi pada energi sisa ruangwaktu. Menariknya, kontribusi sisa ini memiliki bentuk matematika yang sama dengan “konstanta kosmologis”, atau energi gelap, yang membuat alam semesta mengembang pada tingkat yang dipercepat.

Ukurannya cocok dengan energi gelap yang diamati yang mendorong akselerasi kosmik. Bersama -sama, hasil ini menunjukkan bahwa materi gelap dan energi gelap mungkin dua sisi dari koin informasi yang sama.

Alam semesta siklik?

Tetapi jika ruangwaktu memiliki memori yang terbatas, apa yang terjadi saat terisi? Makalah kosmologis terbaru kami, diterima untuk publikasi di Jurnal Kosmologi dan Fisika Astropartikelmenunjuk ke alam semesta siklik – dilahirkan dan sekarat berulang -ulang. Setiap siklus ekspansi dan kontraksi menyetor lebih banyak entropi – ukuran gangguan – ke dalam buku besar. Ketika terikat tercapai, alam semesta “memantul” menjadi siklus baru.

Mencapai Bound berarti Kapasitas Informasi SPACETIME (Entropy) dimaksimalkan. Pada saat itu, kontraksi tidak dapat berlanjut dengan lancar. Persamaan menunjukkan bahwa alih -alih pingsan menjadi singularitas, entropi yang tersimpan mendorong pembalikan, yang mengarah ke fase ekspansi baru. Inilah yang kami gambarkan sebagai “bouncing”.

Usia informasi yang terbatas

Dengan membandingkan model dengan data pengamatan, kami memperkirakan bahwa alam semesta telah melewati tiga atau empat siklus ekspansi dan kontraksi, dengan kurang dari sepuluh tersisa. Setelah siklus yang tersisa selesai, kapasitas informasi ruangwaktu akan sepenuhnya jenuh. Pada titik itu, tidak ada bouncing lebih lanjut. Sebaliknya, alam semesta akan memasuki fase akhir memperlambat ekspansi.

Itu membuat “usia informasi” yang sebenarnya dari kosmos sekitar 62 miliar tahun, bukan hanya 13,8 miliar tahun dari ekspansi kami saat ini.

Sejauh ini, ini mungkin terdengar murni teoretis. Tapi kami telah menguji bagian QMM di komputer kuantum saat ini. Kami memperlakukan qubit, unit dasar komputer kuantum, sebagai sel ruangwaktu kecil. Menggunakan protokol jejak dan pengambilan berdasarkan persamaan QMM, kami memulihkan keadaan kuantum asli dengan lebih dari 90% ketepatan.

Tes praktis pada komputer kuantum

Ini menunjukkan kepada kita dua hal. Pertama, bahwa operator jejak bekerja pada sistem kuantum nyata. Kedua, ia memiliki manfaat praktis. Dengan menggabungkan pencetakan dengan kode koreksi kesalahan konvensional, kami secara signifikan mengurangi kesalahan logis. Itu berarti QMM mungkin tidak hanya menjelaskan kosmos, tetapi juga membantu kita membangun komputer kuantum yang lebih baik.

QMM membingkai ulang alam semesta sebagai bank memori kosmik dan komputer kuantum. Setiap peristiwa, setiap kekuatan, setiap partikel meninggalkan jejak yang membentuk evolusi kosmos. Ini mengikat beberapa teka -teki terdalam dalam fisika, dari paradoks informasi hingga materi gelap dan energi gelap, dari siklus kosmik hingga panah waktu.

Dan itu melakukannya dengan cara yang sudah dapat disimulasikan dan diuji di lab. Apakah QMM terbukti menjadi kata terakhir atau batu loncatan, itu membuka kemungkinan yang mengejutkan: alam semesta mungkin bukan hanya geometri dan energi. Itu juga memori. Dan dalam ingatan itu, setiap momen sejarah kosmik mungkin masih ditulis.

Referensi: “Sumur Informasi dan Munculnya Lubang Hitam Primordial di Alam Semesta Quantum Siklik” oleh Florian Neukart, Eike Marx dan Valerii Vinokur, 14 Juni 2025, Arxiv.
Doi: 10.48550/arxiv.2506.13816

Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan dalam percakapan.

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
Ikuti kami di google, temukan, dan berita.

Elektron di graphene dapat bertindak seperti cairan yang sempurna, menentang hukum fisik yang mapan. Temuan ini maju baik sains fundamental dan teknologi kuantum potensial.

Selama beberapa dekade, fisikawan kuantum telah bergulat dengan pertanyaan mendasar: dapatkah elektron mengalir seperti cairan bebas resistansi yang sempurna yang diatur oleh konstanta kuantum universal? Mendeteksi negara yang tidak biasa ini telah terbukti hampir mustahil di sebagian besar bahan, karena cacat atom, kotoran, dan ketidaksempurnaan struktural mengganggu efek tersebut.

Mendeteksi cairan kuantum dalam graphene

Sebuah tim dari Departemen Fisika di Institut Sains India (IISC), bekerja dengan kolaborator di Institut Nasional Jepang untuk Ilmu Material, kini telah mengidentifikasi cairan elektron yang sulit dipahami dalam graphene – bahan yang terdiri dari satu lapisan atom karbon. Temuan mereka, dilaporkan Fisika Alamberikan jalur baru ke fisika kuantum dan konfirmasi peran graphene sebagai platform yang kuat untuk menyelidiki perilaku kuantum yang tidak biasa.

“Sungguh menakjubkan bahwa ada banyak hal yang harus dilakukan hanya pada satu lapisan graphene bahkan setelah 20 tahun penemuan,” kata Arindam Ghosh, profesor di Departemen Fisika, IISC, dan salah satu penulis penelitian yang sesuai.

Para peneliti menghasilkan sampel graphene yang sangat bersih dan memantau konduksi listrik dan termal. Yang mengejutkan mereka, mereka mengamati bahwa kedua sifat bergerak ke arah yang berlawanan: ketika konduktivitas listrik naik, konduktivitas termal jatuh, dan sebaliknya. Hasil yang tidak terduga ini mengungkapkan keberangkatan yang mencolok dari undang-undang Wiedemann-Franz, aturan terkenal dalam fisika logam yang menyatakan kedua konduktivitas harus secara langsung proporsional.

Dalam sampel graphene mereka, tim IISC mengamati penyimpangan yang kuat dari undang -undang ini dengan faktor lebih dari 200 pada suhu rendah, menunjukkan decoupling mekanisme muatan dan konduksi panas. Decoupling ini, bagaimanapun, bukan peristiwa acak-ternyata konduksi muatan dan panas dalam kasus ini bergantung pada konstanta universal yang tidak tergantung material yang sama dengan kuantum konduktansi, nilai mendasar yang terkait dengan pergerakan elektron.

Cairan Dirac dan keadaan materi yang eksotis

Perilaku eksotis ini muncul pada “titik Dirac,” titik kritis elektronik yang tepat – dicapai dengan mengubah jumlah elektron dalam material – di mana graphene bukanlah logam atau isolator. Dalam keadaan ini, elektron berhenti bertindak sebagai partikel individu dan sebaliknya bergerak bersama seperti cairan, seperti air tetapi seratus kali lebih sedikit kental.

“Karena perilaku seperti air ini ditemukan di dekat titik Dirac, itu disebut cairan Dirac-keadaan materi yang eksotis yang meniru quark-gluon plasmasup partikel subatomik yang sangat energik yang diamati dalam akselerator partikel di CERN”Kata Aniket Majumdar, penulis pertama dan mahasiswa PhD di Departemen Fisika. Tim ini juga mengukur viskositas cairan Dirac ini dan menemukannya minimal kental, yang paling dekat dengan cairan yang sempurna.

Temuan ini menetapkan graphene sebagai platform berbiaya rendah yang ideal untuk menyelidiki konsep-konsep dari fisika berenergi tinggi dan astrofisika, seperti termodinamika lubang hitam dan penskalaan entropi keterikatan, dalam pengaturan laboratorium.

Dari perspektif teknologi, keberadaan cairan Dirac dalam graphene juga memiliki potensi yang signifikan untuk digunakan dalam sensor kuantum yang mampu memperkuat sinyal listrik yang sangat lemah dan mendeteksi medan magnet yang sangat lemah.

Referensi: “Universalitas dalam Aliran Kritis Kuantum dan Panas di Ultrachlean Gragene” oleh Aniket Majumdar, Nisarg Chadha, Pritam Pal, Akash Gugnani, Bhaskar Ghawri, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Subroto Mukerjee dan Arindame, 13 Agustus, 13 Agustus, Subroto Mukerjee dan Arindame, 13 Agustus, Subroto Mukerjee dan Arindame, 13 Agustus, Subroto, dan Arindame, Subroto Mukerjee, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, 13 Agustus, Subroto, Subroto, dan Arindame, Subroto, 13 Agustus, 13 Agustus, 13 Agustus Fisika Alam.
Dua: 10.1038/S41567-025-02972-Z

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.

Peneliti Cambridge menemukan bahwa tekanan hilir yang rendah di lengan dapat menyebabkan manset tekanan darah meremehkan pembacaan sistolik, kehilangan banyak kasus hipertensi. Para ilmuwan telah mengungkap alasan mengapa tes tekanan darah berbasis manset standar sering menghasilkan hasil yang tidak akurat dan mengidentifikasi cara-cara untuk membuatnya lebih tepat. Meningkatkan pengukuran ini dapat berdampak besar pada (…)

RisalahPos.com Network

Kolaborasi ATLAS telah melaporkan bukti untuk Higgs Bosons yang membusuk menjadi muon dan telah meningkatkan kemampuan untuk mendeteksi peluruhan boson Higgs yang melibatkan boson z dan foton. Pada 2025 European Physical Society Conference tentang Fisika Energi Tinggi (EPS-HEP) di Marseille, Prancis, Penelitian tentang Higgs Boson adalah fokus utama. Di antara (…)

RisalahPos.com Network

Cepat, tepat, dan siap digunakan di lapangan: sistem sisir frekuensi optik tingkat kuantum yang mampu mengukur 0,34 nanometer hanya dalam 25 mikrodetik. Institut Penelitian Standar dan Sains Korea telah mengembangkan sistem mutakhir untuk mengukur panjang dengan tingkat presisi yang sangat dekat dengan batas kuantum mendasar. Ini (…)

RisalahPos.com Network

Dalam penyelaman yang menarik ke dunia aneh fisika kuantum, para ilmuwan telah menunjukkan bahwa cahaya dapat berinteraksi dengan dirinya sendiri dengan cara yang aneh-menciptakan partikel virtual seperti hantu yang muncul dan keluar dari keberadaan. “Hamburan cahaya-cahaya” ini bukan hanya keingintahuan teoretis; Ini bisa memegang kunci untuk memecahkan misteri lama dalam fisika partikel. Cahaya Quantum: (…)

RisalahPos.com Network