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I buchi neri, enigmatici giganti cosmici noti per la loro irresistibile attrazione gravitazionale, sono stati a lungo considerati entità da cui nulla, nemmeno la luce, potesse sfuggire una volta superato l’orizzonte degli eventi.
Questa visione, radicata nella concezione classica della fisica, è stata rivoluzionata nel 1974 da Stephen Hawking, uno dei più brillanti fisici teorici del XX secolo. Hawking propose una teoria audace: questi oggetti celesti non sarebbero entità statiche e impenetrabili, ma, grazie alle leggi della meccanica quantistica, emetterebbero una tenue radiazione elettromagnetica, oggi nota come radiazione di Hawking.
Questo processo porterebbe tali strutture a ridursi gradualmente nel tempo fino a dissolversi completamente attraverso l’evaporazione.
Esperimento di Steinhauer: buco nero acustico
A distanza di decenni, un fisico israeliano, Jeff Steinhauer, sostiene di aver fornito una dimostrazione sperimentale della teoria di Hawking. Steinhauer, professore e ricercatore, ha realizzato in laboratorio un buco nero acustico: un modello terrestre che simula il comportamento dei buchi neri cosmici.
Questo sistema non si basa su masse gravitazionali reali, ma trae ispirazione dalle intuizioni di Bill Unruh, fisico teorico che negli anni ’80 suggerì la possibilità di replicare la dinamica degli orizzonti degli eventi utilizzando fluidi o onde. Unruh paragonò, ad esempio, un nuotatore incapace di opporsi alla corrente di una cascata a una particella di luce intrappolata dal confine gravitazionale.
Nel suo esperimento, Steinhauer ha scelto di lavorare con onde sonore anziché luce o acqua. Per farlo, ha raffreddato una nube di atomi di rubidio a una temperatura prossima allo zero assoluto, il limite teorico più basso possibile.
In questo stato, gli atomi entrano in una condizione nota come condensato di Bose-Einstein, un sistema altamente controllabile dalla fisica quantistica. Utilizzando un laser, Steinhauer ha generato una sorta di “cascata” nella nube atomica: da un lato gli atomi si muovono lentamente, mentre dall’altro accelerano oltre la velocità del suono, replicando il comportamento di un confine invalicabile.
Conferma della radiazione di Hawking
Proprio come Hawking aveva previsto che alcune particelle di luce potessero sfuggire all’attrazione di un’entità cosmica, Steinhauer ha osservato un fenomeno analogo nel suo sistema acustico.
Le particelle sonore che riescono a evadere dal confine mostrano un legame di entanglement, un intreccio tipico della fisica subatomica, con quelle che vengono invece trascinate oltre il bordo. Questo intreccio è una caratteristica fondamentale della radiazione di Hawking e rappresenta una prova cruciale a sostegno della sua intuizione.
Paradosso dell’informazione: implicazioni
I risultati di Steinhauer non si limitano a validare l’ipotesi di Hawking, ma aprono nuove prospettive su uno dei problemi più dibattuti della fisica moderna: il paradosso dell’informazione. Questo paradosso nasce dalla contraddizione tra un principio cardine della fisica, l’idea che l’informazione non possa essere distrutta, e le teorie tradizionali sui buchi neri, secondo cui l’informazione inghiottita da questi ultimi andrebbe perduta per sempre.
Gli esperimenti di Steinhauer potrebbero fornire indizi preziosi per risolvere questa apparente incongruenza, gettando luce sui meccanismi che regolano la perdita e il recupero dell’informazione nei buchi neri.
Significato per noi
Le implicazioni di queste scoperte trascendono il puro ambito scientifico. Come Hawking dichiarò in una conferenza del 2015: “I buchi neri non sono le prigioni eterne che si pensava fossero un tempo. Se ti senti intrappolato in un buco nero, non arrenderti: c’è una via d’uscita”. Queste parole riflettono una visione rivoluzionaria che trova eco nei risultati di Steinhauer, aprendo nuove prospettive sulla natura dei buchi neri.
Questa visione suggerisce una nuova interpretazione dei buchi neri, non più come voragini senza ritorno, ma come sistemi dinamici che interagiscono con l’universo circostante.
📌 In sintesi
- La teoria: Hawking previde che i buchi neri emettono una radiazione (oggi chiamata radiazione di Hawking), destinati a “evaporare” nel tempo.
- L’esperimento: Jeff Steinhauer ha simulato un buco nero acustico in laboratorio, usando atomi di rubidio ultrafreddi per osservare l’analogo della radiazione.
- La scoperta: Le particelle sonore “sfuggite” mostrano entanglement quantistico, proprio come predetto da Hawking.
- Implicazioni: Supporta la teoria e potrebbe aiutare a risolvere il paradosso dell’informazione dei buchi neri.
A cura di Ufoalieni.it
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Riferimenti:
- Hawking, S. W. (1974). “Black hole explosions?” Nature, 248(5443), 30-31.
https://www.nature.com/articles/248030a0 - Steinhauer, J. (2016). “Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole.” Nature Physics, 12(10), 959-965. https://www.nature.com/articles/nphys3863
Preprint: https://arxiv.org/abs/1510.00621 - Unruh, W. G. (1981). “Experimental black-hole evaporation?” Physical Review Letters, 46(21), 1351-1353.
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.46.1351 - Hawking, S. W. (2005). “Information loss in black holes.” Physical Review D, 72(8), 084013.
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.72.084013