Due ricercatori hanno dichiarato la loro intenzione di partecipare alla gara per risolvere il paradosso dell'informazione dei buchi neri, in cui tutta la fisica teorica è stata coinvolta per molti anni, con un nuovo strumento: un laser.
Quindi cosa possono fare i laser con i buchi neri? Naturalmente, non sono i piccoli dispositivi con l'aiuto dei quali molti intrattengono i loro gatti, questa è la radiazione laser, come il concetto alla base della fisica, e la sua applicazione alle informazioni che scompaiono in un buco nero.
La parola "laser", in generale, è un'abbreviazione, sta per "amplificazione del bagliore mediante emissione stimolata" (amplificazione luminosa per emissione stimolata di radiazione). Nella sua forma più semplice, la radiazione laser è generata dall'interazione di un fotone con un atomo eccitato, che lo copia e produce quindi un miglioramento del bagliore. In tale processo, vengono creati raggi luminosi collimati coerenti, ampiamente utilizzati nelle comunicazioni, nell'industria e nell'intrattenimento.
Chris Adami
Chris Adami, un insegnante di fisica all'Università del Michigan, confronta un laser con una fotocopiatrice che può fare due copie identiche di qualsiasi cosa. Se applichiamo questo meccanismo all'orizzonte degli eventi, secondo Adami, possiamo ottenere una soluzione al cosiddetto "paradosso del muro di fuoco" sul bordo dei buchi neri.
Un numero del 7 aprile di Classical and Quantum Gravity ha pubblicato un articolo congiunto di Chris Adami e Greg Veg Stig (Greg Ver Steeg) della University of Southern California di Los Angeles basato su questo studio. Il muro di fuoco (firewall) non è diventato una soluzione universalmente riconosciuta nel mondo della fisica per decenni di dibattito sull'informazione che scompare nei buchi neri.
Negli anni settanta, il famoso ricercatore di buchi neri Stephen Hawking sosteneva che i buchi neri non fossero così neri. Secondo la visione di Hawking della fisica quantistica, le coppie di particelle virtuali appaiono improvvisamente, si distruggono a vicenda e poi scompaiono rapidamente. E proprio sul bordo dell'orizzonte degli eventi c'è un punto in cui la distorsione spazio-temporale è così forte che persino la radiazione non può sfuggire al controllo di un buco nero. Di conseguenza, una particella virtuale può essere intrappolata com'era ed evitare di essere distrutta dal suo "partner", diventando così reale e prendendo un piccolo pezzo di materiale da un buco nero.
Questa piccola "evaporazione" della massa era chiamata radiazione di Hawking e cambiava radicalmente la nostra visione dei buchi neri: si scopre che evaporano e prima o poi (a seconda della loro massa) scompaiono. Si è scoperto che i buchi neri non sono così permanenti come un tempo pensavamo.
Il concetto di "radiazione di Hawking" ha segnato l'emergere di una questione teorica vitale e sofferta, che si riduce a come i buchi neri interagiscono con le informazioni. Dopo tutto, alla fine, tutte le informazioni che cadono in un buco nero collassano e scompaiono, evaporando completamente. E un tale scenario viola la nostra comprensione di come l'universo funzioni fisicamente. Quindi, l'informazione viene davvero distrutta o è in qualche modo ancora sconosciuta? È ancora conservata?
Per diversi decenni di controversie tra scienziati (tra cui Hawking e altre figure chiave), l'ultimo progresso su questo problema si è verificato nel 2012, quando la fisica guidata da Joseph Polchinsky dell'Università della California, Santa Barbara, ha condotto le loro ricerche sul paradosso dell'estinzione. Se i buchi neri non distruggono realmente le informazioni, allora qualcosa accade proprio nell'orizzonte dell'evento di un buco nero chiamato "muro di fuoco".
All'inizio di quest'anno, Hawking ha sostenuto con la dichiarazione che il muro di fuoco è un concetto non necessario e ha difeso il suo "muro del caos", che mescola in modo casuale le informazioni (quindi non violando le regole quantistiche) e cambia la posizione dell'orizzonte degli eventi in a seconda delle informazioni in arrivo. Nello scenario proposto da Hawking, l'orizzonte degli eventi nel senso classico non esiste, è sostituito dall'orizzonte visibile.
Ovviamente, questa non è una vittoria per Hawking o per chiunque altro, solo un'altra idea che in qualche modo crea un equilibrio tra le teorie ovviamente contraddittorie sull'informazione che cade in un buco nero.
Forse tutto è semplicemente troppo complicato, o non è stata prestata attenzione al meccanismo stesso. Ed è qui che appare l'idea di Adami di emissione stimolata.
In un comunicato stampa in televisione, Adami ha parlato della sua visione del problema. Secondo lui, la fisica non può essere coerente senza seguire il meccanismo di copia scoperto da A. Einstein nel lontano 1917. Secondo lui, prima che un buco nero assorba qualsiasi informazione, deve essere creata una copia di essa, che rimane all'esterno.
Paul Davis, un fisico teorico dell'Università dell'Arizona, ha elogiato la decisione di Chris Adami come corretta. Ha aggiunto che è stato incredibile come fosse stato nascosto in una forma così semplice per così tanti anni.
Poiché la questione riguarda l'orizzonte degli eventi del buco nero, Adami ritiene che la radiazione sia prodotta da radiazioni stimolate, mantenendo una copia delle informazioni che cadono nel foro. Questa radiazione è diversa dalla radiazione di Hawking, che ha anche un posto dove stare.
La radiazione forzata, secondo la pubblicazione di Adami e Vera Stig, è molto simile al processo di copia delle informazioni: una particella entra, due escono con esattamente lo stesso insieme di numeri quantici.
Tuttavia, nel mondo quantistico, l'informazione non può essere copiata perfettamente (un concetto noto come teorema di clonazione impossibile), e si scopre che l'emissione spontanea (radiazione di Hawking) interferisce con la clonazione perfetta, creando la quantità minima necessaria di rumore.
Gli scienziati dicono che questo studio non riguarda direttamente le informazioni al di fuori dell'orizzonte di un buco nero. Tuttavia, poiché la radiazione stimolata può ancora verificarsi all'interno di questo orizzonte, questa soluzione potrebbe rivelarsi corretta per il problema del paradosso dell'informazione.
Adami crede che la teoria di Stephen Hawking sia ora completata. Secondo lui, il vuoto nella teoria dei buchi neri è ormai chiuso, il che gli ha dato l'opportunità di dormire la notte.
Quindi, la prossima domanda che potrebbe sorgere è come rilevare questa radiazione stimolata, se esiste davvero?
