Secondo un articolo pubblicato sul Journal of High Energy Physics, i fisici dell'Istituto di matematica Steklov dell'Accademia delle scienze russa hanno sviluppato una descrizione teorica del comportamento della materia all'interno dei buchi neri e hanno trovato un modo possibile per conciliare la fisica quantistica e la teoria della gravità.
“Abbiamo utilizzato un approccio olografico. Consiste nel fatto che un sistema quantistico bidimensionale che “vive” al confine di uno speciale spazio 3D curvo, chiamato spazio anti-de Sitter, può essere descritto al suo interno dalla fisica gravitazionale classica. Quindi, lo spazio tridimensionale, insieme a tutto ciò che accade all'interno, svolge il ruolo di un ologramma che illustra ciò che sta accadendo direttamente nel nostro sistema fisico , ha detto Mikhail Khramtsov dell'Istituto di matematica, citato dal servizio stampa della Russian Science Foundation.
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, sia impossibile guardare all'interno di un buco nero e studiarne la struttura, poiché ciò porterà a conseguenze estremamente spiacevoli - in questo caso, sarà impossibile conciliare la teoria della relatività di Einstein e la meccanica quantistica.
Tuttavia, i buchi neri esistono e il loro comportamento deve essere descritto in qualche modo. Relativamente di recente, gli scienziati hanno iniziato a credere che i buchi neri non siano in realtà oggetti tridimensionali, ma bidimensionali - una sorta di "ologrammi" spaziali, dove lo spazio si restringe più vicino ai bordi e dove un oggetto lanciato in linea retta ritorna al punto di volo.
Questa teoria e le equazioni che la descrivono sono state avanzate alla fine degli anni '90 da due famosi cosmologi: Juan Maldasena dell'Università di Princeton e Gerard 't Hooft dell'Università di Utrecht. Secondo alcuni scienziati, principi simili possono descrivere l'intero universo nel suo insieme - in altre parole, è del tutto possibile che viviamo all'interno di un ologramma bidimensionale piatto.
Sulla base di questi principi, Khramtsov ei suoi colleghi hanno cercato di spiegare perché l'esistenza stessa dei buchi neri non viola le leggi della termodinamica, oltre a descrivere i processi quantistici responsabili del trasporto del calore al loro interno, sulla base della teoria della relatività e di altre leggi classiche della fisica.
I calcoli hanno dimostrato che in un buco nero si può effettivamente osservare un certo analogo dell'equilibrio termodinamico, come nell'Universo "normale". Gli scienziati sottolineano che questo può essere verificato sperimentalmente facendo collidere particelle raffreddate a temperature vicine allo zero assoluto.
Video promozionale:
Se tali particelle cadono in trappole magnetiche, quando irradiate con un laser, si comporteranno più o meno allo stesso modo della materia nei buchi neri piatti. In particolare, le informazioni sulla comparsa di nuovi legami quantistici tra le particelle si propagheranno all'interno della trappola a una certa velocità e le deviazioni da essa significheranno che i calcoli dei fisici russi non sono del tutto corretti.
Come nota Khramtsov, il plasma di quark-gluone che sorge all'interno dell'LHC o del collisore RHIC a Brookhaven (USA) può essere riscaldato in modo simile, il che consente di utilizzare gli stessi principi per descriverne il comportamento e ulteriori studi. Secondo lui, nel prossimo futuro, i fisici russi cercheranno di trovare una risposta ad un'altra importante domanda relativa ai buchi neri: è l'informazione persa quando la materia passa attraverso l'orizzonte degli eventi.
