Scienziati: “Quantum Hair” può risolvere il paradosso del buco nero di Hawking

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

Se fosse vero, questo sarebbe un enorme progresso nella fisica teorica.

Il professor Xavier Calmette, dell’Università del Sussex, che ha guidato il lavoro, ha affermato che dopo aver lavorato sulla matematica alla base del problema per un decennio, il suo team ha compiuto rapidi progressi nell’ultimo anno che hanno dato loro la certezza di aver finalmente risolto il problema .

“All’interno della comunità scientifica si presumeva generalmente che la risoluzione di questo paradosso avrebbe richiesto un enorme cambio di paradigma nella fisica, costringendo a una possibile riformulazione della meccanica quantistica o della relatività generale”, ha affermato Calmette. “Quello che abbiamo scoperto – e penso particolarmente eccitante – è che questo non è necessario”.

Il paradosso di Hawking è riassunto come segue: le regole della fisica quantistica affermano che l’informazione è preservata. buchi neri Rappresenta una sfida a questa legge perché una volta che un oggetto entra in un buco nero, scompare per sempre, insieme a qualsiasi informazione in esso codificata. Hawking ha identificato questo paradosso e per decenni ha continuato a confondere gli studiosi.

Ci sono state una miriade di soluzioni proposte, inclusa la “teoria del firewall” in cui le informazioni presumibilmente bruciano prima di entrare in un buco nero, la “teoria della palla fuzz” in cui si pensava che i buchi neri avessero confini sfocati e vari rami della teoria delle stringhe. Ma la maggior parte di queste proposte richiedeva la riscrittura delle leggi della meccanica quantistica o della teoria della gravità di Einstein, i due pilastri della fisica moderna.

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Stephen Hawking
Il paradosso di Stephen Hawking ha lasciato perplessi gli scienziati per decenni. Fotografia: Tritone / Kobal / Shutterstock / Sky Documentario

Al contrario, la teoria della poesia quantistica afferma di risolvere il paradosso colmando il divario tra relatività generale e meccanica quantistica utilizzando una nuova formula matematica.

Il nome è un cenno all’opinione, basata sulla fisica classica, che i buchi neri possono essere considerati oggetti sorprendentemente semplici, definiti solo dalla loro massa e dalla velocità di rotazione. La previsione di buchi neri calvi senza caratteristiche è stata chiamata “teoria glabra” dagli anni ’70.

Calmette e i suoi collaboratori ritengono che un buco nero sia più complesso o peloso. Suggeriscono che quando la materia collassa in un buco nero, lascia una debole impronta nel suo campo gravitazionale. Questa impronta digitale viene definita “capelli quantici” e gli autori affermano che fornirà 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 con una diversa configurazione interna, avrebbero differenze molto sottili nei loro campi gravitazionali.

“La nostra soluzione non richiede un’idea speculativa; invece, la nostra ricerca dimostra che le due teorie possono essere utilizzate per fare calcoli coerenti sui buchi neri e spiegare come archiviare informazioni senza la necessità di una nuova fisica radicale”.

Non esiste un modo ovvio per testare la teoria con osservazioni astronomiche: le fluttuazioni gravitazionali sarebbero troppo piccole per essere misurate. Ma è probabile che la teoria venga sottoposta a un attento esame da parte della comunità teorica.

Il professor Toby Wiseman, fisico teorico dell’Imperial College di Londra, ha definito il documento “buon lavoro”, ma non è rimasto convinto che risolvesse il paradosso vecchio di decenni.

Fondamentalmente, ha detto, il documento suggerisce che potrebbe essere possibile raccogliere alcune informazioni aggiuntive su ciò che si trova all’interno del buco nero, ma non mostra che questo fenomeno potrebbe spiegare tutte le informazioni apparentemente mancanti. “Non si sono presentati e questo è il punto cruciale della contraddizione”, ha detto.

“La mia sensazione è che per risolvere davvero questo paradosso, devi capire appieno come la meccanica quantistica e la gravità si combinano”, ha detto. “Stanno esaminando piccole correzioni, ma non l’intero mix delle due”.

Calmette ha detto: “Quando hai un grande reclamo, devi sostenerlo. Ci vorrà del tempo prima che le persone lo accettino pienamente. L’ironia è in circolazione da molto tempo e ci sono persone famose in tutto il mondo che ci lavorano per anni.”

Il lavoro è stato pubblicato in Physical Review Letters.

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