Credit de imagine: NASA
Stephen Hawking și Kip Thorne pot datora lui John Preskill un set de enciclopedii.
În 1997, cei trei cosmologi au făcut un pariu faimos pentru a vedea dacă informațiile care intră într-o gaură neagră încetează să mai existe - adică dacă interiorul unei găuri negre este schimbat deloc prin caracteristicile particulelor care intră în ea.
Cercetările lui Hawking sugerează că particulele nu au niciun efect. Dar teoria lui a încălcat legile mecanicii cuantice și a creat o contradicție cunoscută sub numele de „paradoxul informațional”.
Acum, fizicienii de la Ohio State University au propus o soluție folosind teoria șirurilor, o teorie care susține că toate particulele din univers sunt făcute din șiruri vibrante minuscule.
Samir Mathur și colegii săi au derivat un set extins de ecuații care sugerează cu tărie că informația continuă să existe - legată într-o încordare uriașă de șiruri care umple o gaură neagră de la miezul său la suprafața sa.
Concluzia sugerează că găurile negre nu sunt entități netede, fără caracteristici, așa cum au crezut de mult timp oamenii de știință.
În schimb, acestea sunt „fuzzballs” stricte.
Mathur, profesor de fizică la statul Ohio, suspectează că Hawking și Thorne nu vor fi surprinși în special de rezultatul studiului, care apare în numărul din 1 martie al revistei Nuclear Physics B.
În pariul lor, Hawking, profesor de matematică la Universitatea din Cambridge și Thorne, profesor de fizică teoretică la Caltech, pariază că informațiile care intră într-o gaură neagră sunt distruse, în timp ce Preskill - de asemenea profesor de fizică teoretică la Caltech - a luat vedere opusă. Miza a fost un set de enciclopedii.
Cred că majoritatea oamenilor au renunțat la ideea că informația a fost distrusă odată ce ideea teoriei de coarde a ajuns la importanță în 1995 ,? Spuse Mathur. Doar că nimeni nu a reușit să demonstreze că informațiile supraviețuiesc până acum.
În modelul clasic al modului în care se formează găurile negre, un obiect supermasiv, precum o stea uriașă, se prăbușește pentru a forma un punct foarte mic de gravitate infinită, numit singularitate. O regiune specială în spațiu înconjoară singularitatea și orice obiect care traversează granița regiunii, cunoscut sub numele de orizont al evenimentului, este tras în gaura neagră, pentru a nu se mai întoarce niciodată.
În teorie, nici măcar lumina nu poate scăpa dintr-o gaură neagră.
Diametrul orizontului evenimentului depinde de masa obiectului care l-a format. De exemplu, dacă soarele s-ar prăbuși într-o singularitate, orizontul său de eveniment ar măsura aproximativ 3 kilometri (1,9 mile) pe o parte. Dacă Pământul ar fi urmat, orizontul evenimentului său ar măsura doar 1 centimetru (0,4 inci).
În ceea ce privește ceea ce se află în regiunea dintre o singularitate și orizontul ei de evenimente, fizicienii au întotdeauna întocmit un gol, literal. Indiferent de tipul de material care a format singularitatea, zona din orizontul evenimentului trebuia să fie lipsită de orice structură sau caracteristici măsurabile.
Și în aceasta constă problema.
Problema teoriei clasice este că ai putea folosi orice combinație de particule pentru a face gaura neagră - protoni, electroni, stele, planete, orice - și nu ar face nicio diferență. Trebuie să existe miliarde de moduri de a face o gaură neagră, totuși, cu modelul clasic, starea finală a sistemului este întotdeauna aceeași ,? Spuse Mathur.
Acest tip de uniformitate încalcă legea mecanică cuantică a reversibilității, a explicat el. Fizicienii trebuie să poată urmări produsul final al oricărui proces, inclusiv procesul care face o gaură neagră, înapoi în condițiile care l-au creat.
Dacă toate găurile negre sunt la fel, atunci nici o gaură neagră nu poate fi urmărită la începutul său unic și orice informație despre particulele care au creat-o se pierde pentru totdeauna în momentul în care se formează gaura.
Nimeni nu crede cu adevărat asta acum, dar nimeni nu ar putea găsi nimic în neregulă cu argumentul clasic, nici? Spuse Mathur. ? Acum putem propune ce a mers prost?
În 2000, teoreticienii de coarde au numit paradoxul informațional numărul opt de pe lista lor de top-zece probleme de fizică care urmau să fie rezolvate în următorul mileniu. Această listă includea întrebări cum ar fi: care este durata de viață a unui proton ?? și? cum poate ajuta gravitatea cuantică să explice originea universului ??
Mathur a început să lucreze la paradoxul informațional atunci când a fost profesor asistent la Institutul de Tehnologie din Massachusetts și a atacat problema cu normă întreagă după ce a intrat în 2000 la facultatea de stat din Ohio.
Cu cercetătorul postdoctoral Oleg Lunin, Mathur a calculat structura obiectelor care se află între stări simple de coarde și găuri negre clasice mari. În loc să fie obiecte minuscule, s-au dovedit a fi mari. Recent, el și doi doctoranzi - Ashish Saxena și Yogesh Srivastava - au descoperit că aceeași imagine a unui „fuzzball”? a continuat să țină adevărat pentru obiecte care seamănă mai mult cu o gaură neagră clasică. Aceste rezultate noi apar în Fizica nucleară B.
Conform teoriei șirurilor, toate particulele fundamentale ale universului - protoni, neutroni și electroni - sunt făcute din diferite combinații de șiruri. Dar la fel de minuscule precum șirurile, Mathur crede că pot forma găuri mari negre printr-un fenomen numit tensiune fracționată.
Șirurile sunt întinse, a spus el, dar fiecare poartă o anumită tensiune, la fel ca și o coardă de chitară. Odată cu tensiunea fracționată, tensiunea scade pe măsură ce șirul devine mai lung.
La fel cum o coardă lungă de chitară este mai ușor de deconectat decât o coardă scurtă de chitară, un șir lung de coarde mecanice cuantice unite este mai ușor de întins decât o singură coardă, a spus Mathur.
Așadar, atunci când se strâng multe șiruri, așa cum s-ar face pentru a forma numeroasele particule necesare unui obiect foarte masiv, precum o gaură neagră, bila combinată de coarde este foarte întinsă și se extinde la un diametru larg.
Atunci când fizicienii statului Ohio și-au derivat formula pentru diametrul unei găuri negre confuzie din șiruri, au descoperit că se potrivește cu diametrul orizontului evenimentului găurii negre sugerat de modelul clasic.
Deoarece conjectura lui Mathur sugerează că șirurile continuă să existe în interiorul găurii negre, iar natura șirurilor depinde de particulele care compun materialul original, atunci fiecare gaură neagră este la fel de unică ca și stelele, planetele sau galaxia. asta l-a format. Șirurile din orice material ulterior care intră în gaura neagră ar rămâne, de asemenea, urmărite.
Asta înseamnă că o gaură neagră poate fi urmărită în condițiile sale originale, iar informațiile supraviețuiesc.
Această cercetare a fost susținută în parte de Departamentul de Energie al SUA.
Sursa originală: Comunicat de presă al Universității de Stat din Ohio
