Des chercheurs de l'Institut de physique théorique (ITP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et de l'Université Jiao Tong de Shanghai (SJTU) ont découvert que la matière granulaire (comme le sable) et certains modèles de trous noirs affichent des effets non linéaires similaires. Le pont entre les deux est la dualité holographique.

L'étude a été publiée dans Science Advances le 1er juin.

La dualité holographique permet de cartographier des problèmes physiques non résolus avec des homologues gravitationnels traitables de dimension supérieure et vice versa. La cartographie entre différentes dimensions ressemble à la technique de projection holographique optique, d'où son nom.

Bien que la dualité holographique soit issue de la théorie des cordes et fasse partie de la quête d'une théorie cohérente de la gravité quantique, elle a également été largement appliquée à la chromodynamique quantique, à la physique de la matière condensée et à l'information quantique.

Dans ce travail, l'idée de dualité holographique est étendue à un type concret de solides athermiques et désordonnés :les matériaux granulaires. Étant donné que les granules ont tendance à avoir une taille macroscopique, les fluctuations thermiques et les effets quantiques peuvent être ignorés.

De plus, la théorie traditionnelle de l'élasticité des cristaux ordonnés n'est plus applicable, en raison de la nature désordonnée des matériaux granulaires (c'est-à-dire qu'il n'y a pas de structure de réseau périodique pour la distribution spatiale des grains). Comprendre les propriétés physiques de la matière granulaire, telles que les réponses mécaniques complexes, reste un défi théorique.

Les matériaux granulaires peuvent résister aux déformations dans une certaine mesure et conserver leur intégrité structurelle. Néanmoins, lorsque la déformation dépasse un certain seuil, le matériau casse, phénomène appelé plastification. Dans certains cas, le cisaillement peut entraîner le durcissement du système granulaire (c'est-à-dire une augmentation du module de cisaillement), qui apparaît comme une réponse non linéaire à la déformation externe.

Cette étude prédit les relations intrinsèques entre l'élasticité non linéaire, le rendement et l'entropie de la matière granulaire, sur la base du principe de dualité holographique et des techniques efficaces de théorie des champs. Des simulations informatiques de modèles granulaires vérifient les prédictions théoriques.

Cette recherche élargit non seulement le champ d'application de la dualité holographique, mais révèle également la relation potentielle entre la physique des trous noirs et les matériaux amorphes, offrant une nouvelle voie pour l'étude et la compréhension des systèmes complexes. + Explorer plus loin

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