L’obbiettivo degli scienziati era di comprendere cosa accade al di là dell’orizzonte degli eventi.
Una copia in minuscolo di un buco nero potrebbe dirci molto su quello che accade ai buchi neri nello spazio, soprattutto sulla radiazione sfuggente emessa dall’oggetto. Usando una catena di atomi in fila indiana per simulare l’orizzonte degli eventi di un buco nero, un team di fisici nel 2022 ha osservato l’equivalente di quella che chiamiamo radiazione di Hawking: particelle nate da disturbi nelle fluttuazioni quantistiche causate dall’irruzione del buco nero spazio tempo. Ciò, dicono, potrebbe aiutare a risolvere la tensione tra due interpretazioni attualmente inconciliabili per descrivere l’Universo: la teoria generale della relatività, che descrive il comportamento della gravità come un campo continuo noto come spaziotempo; e la meccanica quantistica, che descrive il comportamento delle particelle discrete utilizzando la matematica della probabilità. Per una teoria unificata della gravità quantistica, che possa essere applicata universalmente, queste due teorie immiscibili devono trovare un modo per andare d’accordo in qualche modo. È qui che entrano in scena i buchi neri, forse gli oggetti più strani ed estremi dell’Universo. Questi oggetti massicci sono così incredibilmente densi che, entro una certa distanza dal centro di massa del buco nero, nessuna forza nell’Universo è sufficiente per fuggire. Neppure alla velocità della luce. Questa distanza, che varia a seconda della massa del buco nero, è chiamata orizzonte degli eventi. Una volta che un oggetto oltrepassa il suo confine possiamo solo immaginare cosa succede, poiché nulla ritorna indietro con informazioni che sarebbero a noi vitali per capire cosa accade lì dentro. Ma nel 1974, Stephen Hawking propose che le interruzioni delle fluttuazioni quantistiche causate dall’orizzonte degli eventi si traducano in un tipo di radiazione molto simile alla radiazione termica. Se questa radiazione di Hawking esiste, è troppo debole per essere ancora rilevata. È possibile che non riusciremo mai a separarlo dal sibilo statico che emana l’Universo. Ma possiamo sondare le sue proprietà creando analoghi del buco nero in laboratorio. Ciò era già stato proposto in precedenza, ma nel novembre 2022 un team guidato da Lotte Mertens dell’Università di Amsterdam nei Paesi Bassi ha provato qualcosa di nuovo.
Una catena unidimensionale di atomi fungeva da percorso per gli elettroni per “saltare” da una posizione all’altra. Regolando la facilità con cui questo salto può verificarsi, i fisici possono far svanire alcune proprietà, creando di fatto una sorta di orizzonte degli eventi che interferisce con la natura ondulatoria degli elettroni. L’effetto di questo falso orizzonte degli eventi ha prodotto un aumento della temperatura., un fenomeno che corrispondeva alle aspettative teoriche di ciò che poteva accadere nei buchi neri, ma solo quando parte della catena si estendeva oltre l’orizzonte degli eventi. Ciò potrebbe significare che l’ intreccio di particelle che si trovano a cavallo dell’orizzonte degli eventi è determinante nella generazione della radiazione di Hawking. La radiazione Hawking simulata era termica solo per un certo intervallo di ampiezze di salto e in simulazioni che iniziavano imitando una sorta di spaziotempo considerato “piatto”. Ciò suggerisce che la radiazione di Hawking può essere termica solo in una serie di situazioni e quando c’è un cambiamento nella distorsione dello spazio-tempo dovuto alla gravità. Non è chiaro ciò cosa significhi per la gravità quantistica, ma il modello offre un modo per studiare l’emergere della radiazione di Hawking in un ambiente che non è influenzato dalle dinamiche selvagge della formazione di un buco nero. E, poiché è così semplice da sperimentare, questo sistema può essere utilizzato in un’ampia gamma di configurazioni sperimentali. “Questo esperimento può aprire la strada all’esplorazione degli aspetti fondamentali della meccanica quantistica insieme alla gravità e allo spaziotempo curvo in vari contesti di materia condensata“, hanno scritto i ricercatori. La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Research.
