Il muro di fuoco del buco nero

Il muro di fuoco del buco nero

Introduzione: I buchi neri sono tra gli oggetti piu’ semplici. Bastano solo tre grandezze a contraddistinguerli : carica, massa e momento angolare. Ma dove finisce tutta l’informazione di cio’ che vi cade dentro?

Cose da fare: Si tratta di un video del canale youtube della Royal Institution. La figura sopra  fa partire il  video (in inglese) della presentazione  fatta dal cosmologo Sean Carroll   e dalla moglie Jennifer Ouellette (una giornalista che si occupa di scienza)  a un pubblico di non esperti .

Cosa succede: Usando la relativita’ generale di Einstein e’ possibile definire un orizzonte degli eventi per un buco nero come un confine spazio-temporale all’interno  del quale la gravitazione e’ cosi’ grande che e’ impossibile tornare indietro.  Bob e Alice sono vicini a  questo orizzonte degli eventi : Alice, che e’ piu’ avventurosa, decide di lanciarsi nel buco nero. All’inizio sembra tutto normale (la distanza tra l’orizzonte degli eventi e la singolarita’ al centro per buchi neri supermassicci puo’ essere molto grande ); poi la gravita’ prende il sopravvento e la povera Alice e’ “spaghettificata” (vedi figura sopra).

Tutto questo ha senso e il fatto che l’informazione che riguarda Alice viene persa non e’ un paradosso perche’ secondo la relativita’ generale i buchi neri continuano ad esistere per sempre.

Ma la relativita’ generale non e’ una descrizione completa della realta’ : ad essa va aggiunta la meccanica quantistica.  Una teoria quantistica della gravita’ ancora non esiste.

Stephen Hawking, applicando appunto la meccanica quantistica  allo spazio vuoto vicino all’orizzonte degli eventi scopri’ che i buchi neri emettono in continuazione una debole radiazione, per cui dopo un tempo lunghissimo evaporano completamente cessando di esistere. Questo crea un paradosso, perche’ l’informazione riguardo ad Alice e gli altri oggetti caduti nel buco nero con la sua sparizione viene persa .

A questo punto si e’ cercato di risolvere il paradosso ragionando solo con semplici oggetti quantistici come un elettrone. Alice e Bob sono una coppia elettrone-positrone formatasi come coppia di particelle virtuali intorno all’orizzonte degli eventi . Data l’enorme energia del buco nero di tanto in tanto una coppia come questa diventa reale: Alice salta nel buco nero mentre Bob si allontana dall’altra parte. Sono queste coppie di particelle a far evaporare il buco nero (perche’ assorbono la sua enegia).

Le due particelle secondo la meccanica quantistica sono in uno stato entangled e quindi l’informazione riguardo Alice non puo’ sparire. A meno che …  Ed e’ qui che gli scienziati si stanno sbizzarrendo creando degli strani meccanismi come il principio olografico  secondo cui  tutta l’informazione di una collezione di oggetti in uno spazio 3D puo’ essere compressa in una superficie che delimita lo spazio  ; oppure il muro di fuoco che riduce in cenere Alice(vedi figura sotto) quando supera l’orizzonte degli eventi.

Black hole firewalls

 

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Il video ha come indirizzo

https://www.youtube.com/watch?v=_8bhtEgB8Mo,

e fa parte del canale youtube The Royal Institution.

Autori: Sean Carroll e Jennifer Ouellette
© The Royal Institution

Titoli in inglese: Black hole Firewalls

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