Un team di scienziati ha recentemente avanzato una soluzione al complesso paradosso della perdita di informazioni dei buchi neri, un enigma introdotto per la prima volta da Stephen Hawking quasi mezzo secolo fa. I buchi neri, misteriosi e affascinanti, continuano a sfidare la nostra comprensione della fisica nonostante i progressi compiuti nel loro studio. Originati dal collasso delle stelle massicce, i buchi neri rappresentano regioni dello spazio in cui la forza di gravità è così intensa che nemmeno la luce può sfuggire alla loro attrazione. La loro presenza ha generato interrogativi significativi in ambito termodinamico.
Secondo la teoria della relatività generale classica, un buco nero agisce come una sorta di prigione cosmica da cui nessuna particella o radiazione può fuggire una volta oltrepassato il suo orizzonte degli eventi. Questo fenomeno è stato descritto dall’astrofisico francese Jean-Pierre Luminet in una recensione del 2016. Quando un oggetto attraversa l’orizzonte degli eventi di un buco nero, tutte le informazioni sulle sue proprietà materiali sembrano essere irrimediabilmente perse, lasciando spazio solo ai valori di massa, momento angolare e carica elettrica del buco nero.
Tuttavia, la complessità aumenta quando si considera che, in base alla prima legge della termodinamica, i buchi neri dovrebbero avere una temperatura, e in accordo con la seconda legge, dovrebbero emettere calore. Stephen Hawking ha dimostrato che i buchi neri emettono radiazioni, ora conosciute come radiazioni di Hawking, che si formano proprio sul bordo del buco nero. Questo ha portato a un paradosso: se i buchi neri possono evaporare, una parte delle informazioni che contengono sembra essere persa per sempre, come sottolinea Luminet. Le informazioni contenute nella radiazione termica emessa non riflettono le caratteristiche della materia precedentemente inghiottita dal buco nero, generando un conflitto con i principi della meccanica quantistica.
Questo dilemma, noto come il paradosso delle informazioni dei buchi neri, ha suscitato un vivace dibattito scientifico poiché sembra contraddire le nostre attuali conoscenze dell’universo. Diverse ipotesi sono state avanzate per risolvere questo enigma, tra cui l’idea di un “firewall” attorno ai buchi neri, la possibilità che essi siano leggermente sfocati o addirittura che possano essere gravastelle anziché buchi neri convenzionali.
Un aspetto cruciale dell’indagine riguarda il destino delle particelle intrappolate che cadono all’interno di un buco nero. Secondo la meccanica quantistica, la misurazione di una particella intrappolata potrebbe fornire informazioni sul suo partner intrappolato, suggerendo che la non-località potrebbe giocare un ruolo chiave nella risoluzione del paradosso. In questo contesto, Giddings ha proposto il concetto di non-violenza non-località (NVNL), un’interazione non-locale tra l’interno e l’esterno del buco nero che potrebbe consentire alle informazioni di sfuggire. Questa teoria, esposta in un nuovo articolo non ancora sottoposto a revisione tra pari, suggerisce che le informazioni potrebbero essere trasmesse attraverso fluttuazioni spazio-temporali non violente su una vasta gamma di distanze.
Se questa ipotesi fosse confermata, le onde gravitazionali potrebbero rivelare informazioni su ciò che è caduto all’interno del buco nero anziché generare semplice rumore casuale. Il team di scienziati propone di individuare queste deviazioni casuali nelle onde gravitazionali, in particolare nella fase di ispirazione-plunge tardiva, attraverso un’analisi dei componenti principali. Questo approccio potrebbe offrire un supporto teorico per testare la relatività generale e potrebbe essere verificato tramite i rivelatori di onde gravitazionali come LIGO e Virgo, o quelli di prossima generazione.
Nonostante l’interesse suscitato da queste nuove prospettive, il team riconosce che sono necessari ulteriori studi per modellare l’effetto delle perturbazioni NVNL sulla propagazione delle onde gravitazionali attraverso lo spazio-tempo finale del buco nero e per considerare la sua rotazione. La rilevazione di tali onde potrebbe richiedere ancora del tempo, ma rappresenterebbe un passo significativo nella comprensione dei buchi neri e dei misteri che li circondano.
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