Găurile de vierme ar putea ajuta la rezolvarea unui paradox infam al găurii negre, spune Fun New Paper

Ce se întâmplă cu informația după ce a trecut dincolo de orizontul de evenimente al unei găuri negre? Au existat sugestii că geometria găurilor de vierme ne-ar putea ajuta să rezolvăm această problemă enervantă – dar matematica a fost, cel puțin, dificilă.

Într-o nouă lucrare, o echipă internațională de fizicieni a găsit o soluție pentru o mai bună înțelegere a modului în care o gaură neagră care se prăbușește poate evita încălcarea legile fundamentale ale fizicii cuantice (mai multe despre asta într-un pic).

Deși extrem de teoretică, lucrarea sugerează că există lucruri probabile care ne lipsesc în căutarea de a le rezolva relativitatea generală cu mecanica cuantică.

„Am descoperit o nouă geometrie spațiu-timp cu o structură asemănătoare unei găuri de vierme care a fost trecută cu vederea în calculele convenționale.” spune fizicianul Kanato Goto de la Universitatea Cornell și RIKEN din Japonia.

„Entropia calculată folosind această nouă geometrie oferă un rezultat complet diferit”.

Paradoxul informației găurii negre este una dintre tensiunile nerezolvate dintre teoria relativității generale a lui Einstein și mecanica cuantică.

În cadrul relativității generale, orizontul de evenimente al unei găuri negre este un punct de neîntoarcere. Tot ceea ce trece dincolo de acel punct critic este inexorabil absorbit în puțul gravitațional al găurii negre și nicio viteză în univers, nici măcar cea a luminii în vid, nu este suficientă pentru viteza de evacuare. A dispărut, asta e. Kaput. Irecuperabil.

Apoi a venit Stephen Hawking în anii 1970, sugerând că, atunci când mecanica cuantică este luată în considerare, găuri negre ar putea emite radiații până la urmă.

Acest lucru, conform teoriei, are loc ca urmare a interferenței găurii negre cu proprietățile ondulatorii ale particulelor din jur, făcând-o efectiv „strălucitoare” cu o temperatură care devine mai caldă pe măsură ce gaura neagră devine mai mică.

În cele din urmă, această strălucire ar trebui să facă o gaură neagră să se micșoreze la nimic.

„Aceasta se numește evaporare a găurii negre, deoarece gaura neagră se micșorează, la fel ca o picătură de apă care se evaporă.” explică Goto.

Deoarece „strălucirea” nu seamănă cu ceea ce a intrat în gaura neagră în primul rând, s-ar părea că orice a intrat în gaura neagră evaporată a dispărut definitiv. Dar, conform mecanicii cuantice, informația nu poate dispărea pur și simplu din Univers. Mulți fizicieni au explorat posibilitatea ca, într-un fel, acea informație să fie codificată Radiația Hawking.

Goto și echipa sa au vrut să exploreze matematic această idee prin calculul entropie a radiației Hawking în jurul unei găuri negre. Aceasta este măsura dezordinei într-un sistem și poate fi folosită pentru a diagnostica pierderea de informații în radiația Hawking.

Potrivit unui lucrare din 1993 de către fizicianul Don Page, dacă dezordinea se inversează și entropia scade la zero pe măsură ce o gaură neagră dispare, ar trebui evitat paradoxul informațiilor lipsă. Din păcate, nu există nimic în mecanica cuantică care să permită această inversare.

Intră în gaura de vierme, sau cel puțin o replică matematică a uneia sub modele foarte specifice ale Universului. Aceasta este o conexiune între două regiuni ale unei foi curbe de spațiu-timp, un pic ca un pod peste o râpă.

Gândirea la aceasta în acest fel împreună cu găurile negre ne oferă un mijloc diferit de calculare a entropiei radiației Hawking, spune Goto.

„O gaură de vierme conectează interiorul găurii negre și radiația din exterior, ca un pod.” el explica.

Când echipa și-a efectuat calculele folosind modelul găurii de vierme, rezultatele lor s-au potrivit cu curba de entropie a paginii. Acest lucru sugerează că informațiile acumulate dincolo de orizontul de evenimente al unei găuri negre ar putea să nu se piardă pentru totdeauna, până la urmă.

Dar, desigur, mai rămân câteva întrebări. Până nu se răspunde la acestea, nu putem considera paradoxul informațional al găurii negre rezolvat definitiv.

„Încă nu știm mecanismul de bază al modului în care informațiile sunt transportate de radiații”, spune Goto. „Avem nevoie de o teorie a gravitației cuantice”.

Cercetarea a fost publicată în Journal of High Energy Physics.