Gli scienziati di Princeton hanno creato un microchip unico in grado di simulare la struttura dello spazio-tempo all'interno di un buco nero o di un universo bidimensionale in miniatura. I primi risultati degli esperimenti con questo dispositivo sono stati presentati sulla rivista Nature.
“I computer ordinari, in linea di principio, non possono calcolare il comportamento di materiali e sistemi quantistici complessi. Abbiamo provato a creare un dispositivo che farà fare questi calcoli alla natura per noi. Questo chip ci consentirà di pensare a come "costruire" la meccanica quantistica in spazi curvi ", afferma Alicia Kollar della Princeton University (USA). I buchi neri regolari e supermassicci hanno una gravità così forte che non può essere superata senza superare la velocità della luce. Nessun oggetto o radiazione può sfuggire dall'impatto del buco nero, chiamato "orizzonte degli eventi". Ciò che accade oltre l'orizzonte degli eventi rimane un mistero e oggetto di controversia tra i fisici. La maggior parte degli scienziati ritiene che, in linea di principio, non possiamo guardare all'interno di un buco nero e studiarne la struttura,poiché questo porterà a conseguenze estremamente spiacevoli - in questo caso, non saremo in grado di "riconciliare" la teoria della relatività di Einstein e la meccanica quantistica.
Tuttavia, i buchi neri esistono e il loro comportamento e la loro esistenza devono essere spiegati in qualche modo. In tempi relativamente recenti, i fisici hanno cominciato a credere che i buchi neri non siano in realtà oggetti tridimensionali, ma bidimensionali, una sorta di "ologrammi" cosmici.
Questa teoria e le equazioni che la descrivono sono state avanzate alla fine degli anni '90 da due noti cosmologi: Juan Maldasena dell'Università di Princeton e Gerard 't Hooft dell'Università di Utrecht.
Hanno suggerito che lo spazio-tempo all'interno di un buco nero non è "piatto" in natura, come nell'Universo circostante, ma ha una curvatura negativa costante. In poche parole, è simile nella geometria a una sella o una sfera rovesciata ed è progettato in modo che il suo "bordo", il bordo interno dell'orizzonte degli eventi, sia ugualmente infinitamente lontano da qualsiasi punto all'interno del buco nero.
Come osserva Collard, testare questa teoria, così come altre idee scientifiche che utilizzano lo spazio Lobachevsky, è stato complicato dal fatto che il comportamento delle particelle e di altri oggetti in tale spazio era quasi impossibile da calcolare.
Gli scienziati di Princeton hanno risolto questo problema creando il primo tipo di "simulatore di buco nero" utilizzando generatori di microonde in miniatura, oltre a un chip speciale in cui sono stati inseriti molti pezzi di superconduttori.
Non svolgono il ruolo di fili, ma di guide d'onda lungo le quali le particelle di luce generate dalle sorgenti a microonde possono muoversi e interagire indirettamente tra loro. Queste interazioni rallenteranno il movimento di altre particelle o le influenzeranno in altri modi.
Collard e i suoi colleghi hanno scoperto che se queste guide d'onda sono disposte in un reticolo a nido d'ape, composto da cinque, sei o ottagoni, i fotoni al loro interno iniziano a comportarsi come se fossero all'interno di un buco nero o altro spazio con curvatura negativa.
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Tali chip, come notano gli scienziati, aiuteranno non solo a rivelare molti segreti dei buchi neri, incluso il modo in cui oggetti simili evaporano sotto l'influenza dello studio di Hawking, ma anche ad accelerare molti calcoli quantistici in chimica, fisica e altri campi della scienza.
Per questo, come ammette il fisico, è necessario cambiare il funzionamento della versione corrente del chip in modo che i fotoni inizino ad interagire più attivamente tra loro. Si tratta di un problema completamente risolvibile che i ricercatori di Princeton intendono risolvere in un futuro molto prossimo.
