Cosa succede alle informazioni dopo che hanno attraversato l’orizzonte degli eventi di un buco nero? Ci sono stati suggerimenti che l’ingegneria dei wormhole potrebbe aiutarci a risolvere questo fastidioso problema, ma la matematica è stata complicata, per non dire altro.
In una nuova ricerca, un team internazionale di fisici ha escogitato una soluzione alternativa per capire meglio come collassa il buco nero evitando di infrangere le leggi fondamentali della fisica quantistica (ne parleremo tra un po’).
Sebbene molto teorico, il lavoro suggerisce che ci sono cose che probabilmente mancheranno nella nostra ricerca da risolvere relatività generale con la meccanica quantistica.
“Abbiamo scoperto una nuova geometria dello spazio-tempo con una struttura simile a un wormhole che è stata trascurata nei calcoli convenzionali”, Il fisico Kanato Goto dice: dalla Cornell University e RIKEN in Giappone.
“L’entropia calcolata utilizzando questa nuova geometria dà un risultato completamente diverso.”
Il paradosso dell’informazione del buco nero è una delle tensioni irrisolte tra la teoria della relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica.
Secondo la relatività generale, l’orizzonte degli eventi di un buco nero è considerato il punto di non ritorno. Tutto oltre quel punto critico è inesorabilmente coperto dal pozzo gravitazionale di un buco nero, e nessuna velocità nell’universo, nemmeno la velocità della luce nel vuoto, è sufficiente per la velocità di fuga. Non c’è più, ecco. tettona. Irreversibile.
Poi è arrivato Stephen Hawking negli anni ’70, suggerendo che quando si tiene conto della meccanica quantistica, buchi neri Dopotutto può emettere radiazioni.
Ciò accade, secondo la teoria, a causa dell’interferenza del buco nero con le proprietà ondulatorie delle particelle circostanti, facendolo brillare a una temperatura che diventa più calda man mano che il buco nero diventa più piccolo.
In definitiva, questo bagliore dovrebbe ridurre il buco nero a zero.
“Questa si chiama evaporazione del buco nero perché il buco nero si sta restringendo, proprio come le goccioline d’acqua che evaporano”, Goto spiega.
Dal momento che il “bagliore” è diverso da quello che è successo in un buco nero in primo luogo, potrebbe sembrare che qualsiasi cosa sia stata inserita in un buco nero in evaporazione sia sparita per sempre. Ma secondo la meccanica quantistica, le informazioni semplicemente non possono scomparire dall’universo. Molti fisici hanno scoperto la possibilità che queste informazioni siano in qualche modo codificate Radiazione Hawking.
Goto e il suo team volevano esplorare questa idea matematicamente calcolando incapace di Radiazione Hawking attorno a un buco nero. Questa è una misura della perturbazione nel sistema e può essere utilizzata per diagnosticare la perdita di informazioni nella radiazione di Hawking.
secondo 1993. carta Per il fisico Don Page, se la turbolenza viene invertita e l’entropia scende a zero quando il buco nero scompare, il paradosso della perdita di informazioni dovrebbe essere evitato. Sfortunatamente, non c’è nulla nella meccanica quantistica che permetta che avvenga questa inversione.
Entra in un wormhole, o almeno in una replica matematica di uno sotto modelli molto specifici dell’universo. Questa è una connessione tra due regioni di un foglio curvo di spazio-tempo, in qualche modo simile a un ponte che attraversa una valle.
Pensare in questo modo insieme ai buchi neri ci dà un modo diverso di calcolare l’entropia della radiazione di Hawking, dice Goto.
“Un wormhole collega l’interno del buco nero e la radiazione all’esterno, come un ponte” lui spiega.
Quando il team ha eseguito i calcoli utilizzando il modello wormhole, i risultati corrispondevano alla curva di entropia della pagina. Ciò suggerisce che le informazioni oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero potrebbero non essere perse per sempre.
Ma, ovviamente, rimangono ancora alcune domande. Fino a quando queste domande non avranno risposta, non possiamo considerare definitivamente risolto il paradosso dell’informazione del buco nero.
“Non conosciamo ancora il meccanismo alla base del modo in cui le informazioni vengono portate via dalle radiazioni”, dice Goto. “Abbiamo bisogno di una teoria della gravità quantistica”.
La ricerca è stata pubblicata in Giornale di fisica delle alte energie.
