Un buco nero è stato simulato in un laboratorio. I fisici, durante la simulazione, hanno notato che il buco ha iniziato a brillare. La riproduzione di in buco nero in laboratorio potrebbe rendere note alcune informazioni su una radiazione sfuggente teoricamente emessa dal corpo reale.
Un team di fisici, utilizzando una catena di atomi per simulare l’orizzonte degli eventi di un buco nero, nel 2022 ha osservato l’equivalente di quella che chiamiamo radiazione di Hawking. Queste sono particelle nate da dei disturbi nelle fluttuazioni quantistiche causate dall’irruzione di un buco nero.
Il team ritiene che ciò potrebbe aiutare a risolvere i dubbi presenti tra due ipotesi attualmente inconciliabili per descrivere l’Universo. Queste sono 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.
Il buco nero e le teorie
Per poter produrre una teoria unificata sula gravità quantistica che possa essere applicata universalmente, queste due teorie immiscibili devono trovare un modo per essere in accordo. Ed è proprio qui che entrano in scena i buchi neri. Quest’ultimi infatti sono 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 velocità nell’Universo è sufficiente per fuggire. Neppure se viaggiasse alla velocità della luce.
La distanza, che può variare 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. Questo perché nulla ritorna con informazioni vitali sul suo destino. Stephen Hawking, nel 1974, ha proposto che le interruzioni delle fluttuazioni quantistiche, causate dall’orizzonte degli eventi, si potessero trasformare in un tipo di radiazione molto simile alla radiazione termica.
Se la radiazione ipotizzata di Stephen Hawking esistesse, questa sarebbe troppo debole per essere rilevata. Nonostante ciò, possiamo sondare le sue proprietà creando degli analoghi buchi neri in laboratorio. La riproduzione era già stato fatta in precedenza. Ma a novembre del 2022 un team guidato da Lotte Mertens dell’Università di Amsterdam nei Paesi Bassi ha trovato qualcosa di nuovo.
Il buco nero e la simulazione
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” si verificava, i fisici potevano far svanire alcune proprietà, creando di fatto una sorta di orizzonte degli eventi che interferiva con la natura ondulatoria degli elettroni.
L’effetto di questo falso orizzonte degli eventi ha prodotto un aumento della temperatura. Questo corrispondeva alle aspettative teoriche di un sistema di buchi neri equivalente, ma solo quando parte della catena si estendeva oltre l’orizzonte degli eventi. 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”. Tutto 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.
Conclusioni
Non è chiaro cosa questo significhi per la gravità quantistica. Nonostante ciò, il modello offre un modo per studiare l’emergere della radiazione di Hawking in un ambiente che non è influenzato dalle dinamiche violente della formazione di un buco nero. E, poiché è così semplice, può essere utilizzato in un’ampia gamma di configurazioni sperimentali. Questo secondo quanto hanno affermato i ricercatori.
Il team conclude affermando che: “Tutto ciò 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”. La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Research.
FONTE:
https://www.sciencealert.com/physicists-simulated-a-black-hole-in-the-lab-then-it-started-to-glow
