Si può fuggire da un buco nero, confermata l’ipotesi di Hawking

I buchi neri non sono veramente neri, ovvero non riescono a trattenere qualsiasi cosa. Essi infatti emettono delle radiazioni che possono addirittura farli scomparire, dopo un lungo periodo di tempo. Questo fenomeno fino a oggi era stato solo un’ipotesi del celebre Stephen Hawking, formulata quasi 40 anni fa, che aveva creato confusione tra i fisici.

Adesso, a seguito di uno studio durato ben 7 anni, Jeff Steinhauer, fisico sperimentale del Technion-Israel Institute of Technology di Haifa, sembra aver dimostrato l’ipotesi di Hawking, creando in laboratorio un buco nero artificiale, che sembra emettere quella particolare radiazione.

Visto che è praticamente impossibile misurare la radiazione di un vero buco nero nello spazio con le tecnologie attuali, e visto che negli esperimenti precedenti non si erano osservate queste radiazioni, il risultato di Steinhauer, pubblicato il 15 Agosto su Nature Physics, risulta essere la cosa più simile alla radiazione di Hawking.

Tuttavia il mondo scientifico è diviso tra chi riconosce l’esperimento valido per dimostrare la teoria di Hawking e chi pensa che non sia sufficiente. Per esempio il fisico Silke Weinfurtner, dell’Università di Nottingham, ritiene che l’esperimento non provi l’esistenza della radiazione di Hawking nei veri buchi neri.

L’ipotesi di Hawking

Erano gli anni ’70 quando Stephen Hawking, fisico teorico dell’Università di Cambridge, scoprì che l’orizzonte degli eventi, cioè il limite oltre il quale nemmeno la luce può sfuggire, avrebbe potuto avere conseguenze peculiari per la fisica.
Per formulare la sua ipotesi Hawking partì dalla teoria che ipotizza che anche la regione dello spazio più vuota, pullula di fluttuazioni nei campi energetici, facendo apparire continuamente coppie di fotoni virtuali che annichiliscono subito. Tuttavia, il caso in cui l’orizzonte degli eventi separasse la coppia di fotoni prima che questi si distruggano,tramutandoli in reali particelle in cui  uno finirebbe nel buco nero, mentre l’altro fuggirebbe verso lo spazio aperto creando la radiazione di Hawking. Inoltre, il fotone assorbito ha un’energia negativa, questo potrebbe causare  la riduzione o la distruzione del buco nero.

L’esperimento di Steinhauer

buco nero Hawking
Per dimostrare l’esistenza della radiazione di Hawking, Steinhauer è partito dall’esempio proposto dal fisico Bill Unruh, dell’Università della British Columbia di Vancouver, negli anni ’80. Bisogna immaginare un mezzo in continua accelerazione, come l’acqua che si avvicina ad una cascata. Come un nuotatore non potrebbe tornare indietro, superato un certo limite, anche un’onda sonora non potrebbe tornare indietro se il mezzo superasse la velocità del suono. Il limite sarebbe quindi una sorta di orizzonte degli eventi e l’onda sonora o il nuotatore che sfugge poco prima del limite sarebbe la radiazione di Hawking.

Per utilizzare l’idea di Unruh, Steinhauer ha utilizzato una “nuvola” di atomi di rubidio, raffreddati fino quasi allo zero assoluto, cioè poco più di -273,15°C, situata all’interno di un contenitore a forma di sigaro, lungo qualche millimetro. Gli atomi sono entrati quindi in uno stato chiamato “condensato di Bose-Einstein” (BEC), nel quale la velocità del suono era solo 0.5 mm/s. Accelerando gli atomi di rubidio fino alla velocità supersonica (per il BEC) di più di 1 mm/s, il fisico ha creato un orizzonte degli eventi.

A quella temperatura il BEC produce delle coppie di fononi virtuali, cioè quanti di onde sonore, come nello spazio vengono prodotte coppie di fotoni virtuali. I due fononi dovrebbero quindi essere separati dall’orizzonte degli eventi del BEC, cioè il punto in cui gli atomi di rubidio superano la velocità del suono, e diventare quindi fononi reali. Un fonone sarebbe quindi portato via dal flusso, mentre l’altro fuggirebbe creando una sorta di radiazione di Hawking sonora. E questo è proprio quello che è stato osservato dal fisico Steinhauer. Come il buco nero acustico non è completamente muto, anche il buco nero astronomico non dovrebbe essere completamente nero.

Le critiche degli altri scienziati

Tuttavia, tra le critiche verso l’esperimento di Steinhauer, ci sono la diversità di comportamento dei fononi ad alte e a basse energie, che potrebbe rendere l’esperimento non sempre valido, e il sospetto che il mezzo utilizzato non fosse un vero BEC. Potrebbero esserci quindi altre radiazioni che imiterebbero la radiazione di Hawking, falsando i risultati. Inoltre non ci sono evidenze di una possibile riduzione del buco nero, causata dall’energia negativa delle particelle intrappolate.

Se i risultati di Steinhauer fossero confermati, sarebbe un trionfo per Stephen Hawking e per la fisica.

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Stefano Pizzamiglio

Sono Stefano Pizzamiglio, uno studente del liceo scientifico. Sono appassionato di tecnologia, in particolare di hardware per pc e del mondo Android. Inoltre ho da sempre una grande passione per le scienze.

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