Universiteit Leiden

nl en

Prominent natuurkundige Maldacena geeft Ehrenfest Colloquium

Op 21 november geeft theoretisch natuurkundige Juan Maldacena het Ehrenfest Colloquium. Maldacena is wereldwijd bekend als uitvinder van de AdS/CFT-correspondentie, die een mogelijke sleutel vormt tot een theorie van quantumzwaartekracht. Maldacena is winnaar van de prestigieuze Diracprijs en de Breakthrough Prize in Fundamental Physics. De reeks Ehrenfest Colloquia loopt al sinds 1912.

Een van de grootste problemen in de natuurkunde is dat we niet snappen hoe zwaartekracht werkt op de kleinste schaal. Deze zogenoemde quantumzwaartekracht moet twee theorieën combineren die op het eerste gezicht niet samengaan: relativiteitstheorie en quantummechanica. De eerste stelt dat elke massa zwaartekracht uitoefent door de ruimte om zich heen te krommen. Eén van de voorspellingen van de tweede is dat continu deeltjes—met massa—uit het niets ontstaan om vervolgens snel weer te verdwijnen. De relativiteitstheorie voorspelt dat al deze deeltjes zorgen voor een tot wel 10118 maal sterkere kromming van het heelal dan waargenomen. Voor de duidelijkheid, dat is een één met honderdachttien nullen. Het heelal zou onmiddellijk in elkaar storten.

Juan Maldacena ontdekte eind jaren ’90 een verrassende wiskundige relatie die problemen uit de quantumzwaartekracht vertaalt naar vraagstukken binnen de beter begrepen quantummechanica. Dit gaf wetenschappers bovendien een vertaalsleutel om de quantummechanica uit te breiden met kennis over de relativiteitstheorie, en andersom.

Weddenschap

Maldacena’s baanbrekende ontdekking leidde er onder andere toe dat Stephen Hawking een beroemde weddenschap verloor over geheugenverlies van zwarte gaten. Een van Hawkings grootste ontdekkingen is dat zwarte gaten stiekem toch een kleine hoeveelheid straling uitzenden, in tegenstelling tot de klassieke gedachte dat uit een zwart gat niets kan ontsnappen. Als een boek in een zwart gat valt, gaat zijn energie daarom toch niet verloren voor de rest van de wereld. Zwarte gaten kunnen op termijn verdampen en zo alle opgeslokte energie teruggeven.

In eerste instantie dacht Hawking dat de informatie wel verloren gaat. Als een zwart gat verdampt, kun je nooit meer achterhalen welke boeken erin hebben gezeten, zo stelde hij. Dit druist in tegen al onze natuurwetten, die stellen dat als je bijvoorbeeld een boek verbrandt, je in principe alsnog kunt achterhalen welke informatie erin stond, door elk deeltje te traceren uit de warmtestraling, rook en as. Informatie blijft altijd behouden. Hawking sloot een weddenschap af met collega John Preskill tegen deze stelling.

Informatiebehoud

Met Maldacena’s ontdekking kun je de straling van zwarte gaten vrijwel letterlijk vertalen in termen van de verbranding van een boek. Dat betekent dat het weldegelijk mogelijk is om uit de straling van een zwart gat de informatie te reconstrueren van elk object dat er ooit in is gevallen. Informatie gaat nooit verloren, en Hawkings weddenschap dus wel. Hij heeft dit erkend en een honkbalencyclopedie cadeau gedaan aan Preskill. De uitkomst betekent dat informatiebehoud—een essentieel aspect van quantummechanica—en zwarte gaten—een cruciaal onderdeel van de relativiteitstheorie—verenigbaar zijn.

De oorsprong van Maldacena's ontdekking ligt in een abstracte wiskundige theorie—de snaartheorie. In de praktijk kunnen we zijn oplossing alleen controleren in theoretisch geconstrueerde zwarte gaten. Het heeft er echter alle schijn van dat de manier waarop informatiebehoud hier werkt, ook in het algemeen geldt. Daarom heeft Maldacena een mogelijke sleutel gevonden tot een theorie van quantumzwaartekracht die ook geldt voor echte zwarte gaten, de oerknal en de wereld om ons heen.

Ehrenfest Colloquium

Na afloop van elk Ehrenfest colloquium signeert de spreker traditiegetrouw de beroemde handtekeningenmuur, die oorspronkelijk in het Ehrenfesthuis stond en nu te zien is in het Oortgebouw aan de Universiteit Leiden. De lijst met sprekers bevat onder meer Einstein, Bohr, Pauli, De Sitter, Planck, ‘t Hooft, Englert en Thorne. Het colloquium is gratis toegankelijk. Als er geen plek meer is of als je niet naar Leiden kunt komen, kun je de livestream bekijken.

Meer informatie over snaartheorie en AdS/CFT-correspondentie vind je op de website QuantumUniverse van het Delta Institute for Theoretical Physics.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie