【全球播資訊】新發現一個將亞原子色玻璃凝聚態和超大質量黑洞聯系起來的共同點

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物理學家們發現了一種引人注目的聯系，即原子核內攜帶強相互作用的膠子密集狀態（被稱為色玻璃凝聚態）和宇宙中的超大質量黑洞之間存在對應關系。在原子核碰撞中產生了這些密集的膠子墻，CGC的直徑僅為10的負19次方公里，不到一億分之一千米。

相比之下，黑洞的尺度跨越了數十億公里。新的研究表明，這兩個系統都由密集排列的自相互作用的力載體粒子組成。在CGC中，這些粒子是膠子；在黑洞中，這些粒子是引力子。CGC中的膠子和黑洞中的引力子都按照各自系統的能量和大小最高效的方式進行組織。

CGC和黑洞的高度有序性是由每個系統包含的關于粒子特征的量子“信息”的最大化驅動的，包括它們的空間分布、速度和集體力量。這些“信息”內容的限制是普遍存在的。

這意味著研究這兩個完全不同的系統，量子信息科學可以提供新的組織原則來理解它們。這兩個系統之間的數學對應關系也意味著研究每個系統都可以提高我們對另一個系統的理解。特別值得關注的是，在黑洞合并中的引力波沖擊與核碰撞中的膠子沖擊的比較。

科學家們通過核碰撞來研究強相互作用。例如，在能量部門的相對論重離子對撞機中，加速到接近光速的原子核變成了密集的膠子墻，即色玻璃凝聚態（CGC）。當核碰撞時，CGC演化成了由夸克和膠子組成的幾乎完美的液體，這些基本構建模塊構成了所有可見物質。

盡管強力作用只在亞原子尺度上起作用，但慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學、馬克斯·普朗克物理研究所和布魯克黑文國家實驗室的科學家們最近的分析表明，CGC與黑洞有著共同之處，后者是由萬有引力組成的巨大團塊，其引力覆蓋整個宇宙。

這兩組自相互作用的粒子似乎都以一種方式組織自己，以滿足每個系統中可存在的熵或無序度的普遍限制。這種數學對應關系指出了黑洞形成、熱化和衰變以及當色玻子墻在超相對論速度下（接近光速）相撞時會發生的情況之間的相似之處。

驅動這種對應關系的熵限制與最大信息包裝有關，這是量子信息科學的一個關鍵特征。因此，量子信息科學可能進一步促進科學家對于色玻子、引力子、CGC和黑洞的理解。這種方法也可以推進利用冷原子模擬和解決關于這些復雜系統的問題的量子計算機的設計。

責任編輯：Rex_03