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La meccanica quantistica spiega come può emergere ‘qualcosa’ da un buco nero

Illustrazione del concetto di radiazione di Hawking

La rivista Science sta pubblicando tutta una serie di articoli sullo stato attuale della ricerca scientifica nell’ambito dell’astrofisica dei buchi neri. Alcuni di questi articoli trattano la collisione di due buchi neri, altri descrivono l’interazione di una stella che viene ‘risucchiata’, per così dire, da un buco nero (vedasi questo post), altri ancora riguardano i cosiddetti buchi neri di massa intermedia la cui esistenza sembra sia stata recentemente confermata (vedasi questo post). Tra questi argomenti è da segnalare un interessante contributo da parte del fisico teorico Edward Witten dell’Institute for Advanced Study in Princeton, il quale afferma che uno dei concetti di base dell’astrofisica dei buchi neri, e cioè il fatto che nulla può sfuggire alla sua intensa attrazione gravitazionale, potrebbe essere sbagliato (Edward Witten è uno degli scienziati che sono elencati nella lista dei più fisici viventi che fanno parte del sondaggio che ho recentemente proposto ai lettori).

E’ stata la teoria della relatività generale che ci ha insegnato il fatto che la gravità di un buco nero è così intensa che nulla, nemmeno la luce, è in grado di sfuggire una volta superato il punto di non ritorno, meglio noto come orizzonte degli eventi. Witten afferma che la teoria è valida solo in determinate condizioni poichè essa viola le leggi della termodinamica: in altre parole, se è possibile che esista una azione allora ci sarà sempre una reazione opposta. Nel caso dei buchi neri, ciò vuol dire che se qualcosa può consumarsi allora deve essere vero anche il contrario. Questa idea risale al 1974 quando Stephen Hawking suggerì che alcune particelle quantistiche possono sfuggire da un buco nero ma sono talmente piccole che risulta difficile rivelarle. Questo processo è noto come radiazione Hawking e siamo abbastanza certi che finora nessuno è stato mai in grado di osservarla (vedasi Enigmi Astrofisici). Ora, nonostante sembra esistere una sorta di contraddizione prendendo i due punti di vista, esiste un modo per spiegare le differenze: esso riguarda la percezione e il modo di osservare le cose considerando l’aspetto macroscopico rispetto a quello microscopico e, inoltre, l’utilizzo del concetto di entropia. In altre parole, guardato molto da vicino, un buco nero può lasciar “scappare” una particella o addirittura un atomo intero ma se cambiamo il punto di vista, cioè lo osserviamo nel contesto in cui esso si trova nella vastità dello spazio, avviene il contrario per cui il buco nero prende sempre e non dà indietro nulla. Ecco questo è, secondo Witten, il modo per riconciliare i due punti di vista quando si studiano i buchi neri.

More info: Quantum Mechanics of Black Holes

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buchi neri | buchi neri di massa intermedia | entropia | meccanica quantistica | radiazione di Hawking | relatività generale

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