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I “capelli quantici” potrebbero risolvere il paradosso del buco nero di Hawking, affermano gli scienziati buchi neri

Il paradosso dell’informazione sul buco nero di Stephen Hawking ha lasciato perplessi gli scienziati per mezzo secolo, portando alcuni a mettere in discussione le leggi fondamentali della fisica. Ora gli scienziati affermano che potrebbero aver risolto il famigerato problema dimostrando che i buchi neri hanno una proprietà nota come “capelli quantici”.

Se ciò fosse corretto, rappresenterebbe un progresso significativo nella fisica teorica.

Il professor Xavier Calmet dell’Università del Sussex, che ha guidato il lavoro, ha affermato che dopo dieci anni di lavoro sulla matematica alla base del problema, il suo team ha fatto rapidi progressi nell’ultimo anno che hanno dato loro la certezza di averlo finalmente risolto.

“Era ampiamente creduto nella comunità scientifica che risolvere questo paradosso avrebbe richiesto un enorme cambio di paradigma nella fisica che avrebbe forzato la potenziale riformulazione della meccanica quantistica o della relatività generale”, ha detto Calmet. “Quello che abbiamo scoperto – e lo trovo particolarmente eccitante – è che non è necessario”.

Il paradosso di Hawking si riduce a questo: le regole della fisica quantistica affermano che l’informazione è conservata. I buchi neri rappresentano una sfida a questa legge perché una volta che un oggetto entra in un buco nero, essenzialmente scompare per sempre, insieme a qualsiasi informazione codificata all’interno. Hawking ha identificato questo paradosso e per decenni ha lasciato perplessi gli scienziati.

Sono state proposte una miriade di soluzioni, inclusa una “teoria del firewall”, che presumeva bruciature di informazioni prima di entrare nel buco nero, la “teoria del fuzzball”, che presumeva che i buchi neri avessero confini sfocati e vari rami esotici della teoria delle stringhe. Ma la maggior parte di queste proposte richiedeva una riscrittura delle leggi della meccanica quantistica o della teoria della gravitazione di Einstein, i due pilastri della fisica moderna.

Stephen Hawking
Il paradosso di Stephen Hawking ha lasciato perplessi gli scienziati per decenni. Foto: Triton/Kobal/Shutterstock/Sky Documentari

Al contrario, il teorema dei capelli quantistici afferma di risolvere il paradosso colmando il divario tra relatività generale e meccanica quantistica con una nuova formulazione matematica.

Il nome è un cenno alla classica visione basata sulla fisica secondo cui i buchi neri possono essere considerati oggetti sorprendentemente semplici, definiti solo dalla loro massa e dalla velocità di rotazione. La previsione di buchi neri nudi e privi di caratteristiche è stata chiamata “teorema senza capelli” dagli anni ’70.

Calmet e i suoi collaboratori pensano che il buco nero sia più complesso o più peloso. Quando la materia collassa in un buco nero, lasciano una debole impronta nel loro campo gravitazionale. Questa impronta è soprannominata “capelli quantici” e, secondo gli autori, fornirebbe il meccanismo mediante il quale le informazioni vengono conservate durante il collasso di un buco nero. Secondo questa teoria, due buchi neri con masse e raggi identici ma differenti composizioni interne avrebbero differenze molto sottili nei loro campi gravitazionali.

“La nostra soluzione non richiede un’idea speculativa; Invece, la nostra ricerca mostra che le due teorie possono essere utilizzate per eseguire calcoli coerenti per i buchi neri e spiegare come vengono archiviate le informazioni senza richiedere una fisica radicalmente nuova”, ha affermato Calmet.

Non esiste un modo ovvio per testare la teoria attraverso osservazioni astronomiche: le fluttuazioni gravitazionali sarebbero troppo piccole per essere misurabili. Ma è probabile che la teoria venga esaminata dalla comunità teorica.

“Se hai un grosso credito, devi coprirlo”, ha detto Calmet. Ha aggiunto: “Ci vorrà tempo prima che le persone lo accettino pienamente. Il paradosso esiste da molto tempo e ci sono persone molto famose in tutto il mondo che ci lavorano da anni”.

Il lavoro è pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

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