O famoso paradoxo do buraco negro de Stephen Hawking pode finalmente ser resolvido

O trabalho de Stephen Hawking influenciou muitos campos, particularmente os campos da cosmologia: mais especificamente a gravidade quântica e buracos negros. Ele foi o primeiro a sugerir que os buracos negros se comportam de tal maneira que duas teorias fundamentais estão em desacordo, a saber, a relatividade e a mecânica quântica. Esse paradoxo intrigou os cientistas por meio século e levou alguns a questionar as leis básicas da física. Recentemente, os cientistas dizem que podem ter sido capazes de resolvê-lo, confiando em particular no fato de que os buracos negros têm uma propriedade que apelidaram de “o cabelo quântico da gravidade”. Isso seria um grande avanço na física teórica.

Buracos negros são corpos cósmicos que ainda não entendemos completamente. Assim, em astrofísica, um Buraco negro É definido como um objeto tão comprimido que a força de seu campo gravitacional impede que qualquer forma de matéria ou radiação escape dele. Em outras palavras, sua gravidade faz com que o espaço-tempo se dobre tanto que nada pode atingir a velocidade necessária para escapar. Tais objetos não podem emitir ou dispersar luz e, portanto, são pretos, o que na astrofísica significa que são “oticamente invisíveis”.

Da mesma forma, a informação não pode escapar dele, e a teoria geral da relatividade de Einstein sugere que a informação sobre o que entra em um buraco negro não pode sair dele, ou seja, digamos que não podemos determinar o que, sufixoentrou no buraco negro. Mas a mecânica quântica diz que é impossível. Este é o paradoxo da informação que Stephen Hawking destacou em 1976.

Um quarteto internacional de físicos, incluindo um professor e um estudante de pesquisa da Universidade de Sussex, é coautor de dois trabalhos de pesquisa que podem impactar muito nossa compreensão dos buracos negros e afirmam que eles são a solução para um problema que intriga os cientistas há quase 10 anos. meio século. Os estudos são publicados sucessivamente em revistas Cartas de Revisão Física E a Física Letras B.

Buracos negros e o paradoxo da informação

Primeiro, vamos voltar ao paradoxo da informação. Hawking percebeu que os buracos negros irradiar de uma forma única. Seu desvio no espaço-tempo mudaria a natureza ondulatória dos campos quânticos circundantes, de modo que uma forma de radiação térmica seria produzida. Isso significa que o buraco negro deve evaporar lentamente, liberando sua energia, fóton após fóton, no universo. Quando irradia, o buraco negro perde energia e, portanto, massa. De fato, a relatividade geral indica que a informação pode essencialmente desaparecer em um buraco negro, depois que esse buraco evaporar. Pelo contrário, as leis da física quântica afirmam que a informação é preservada nos buracos negros. É aí que reside o paradoxo da informação.

Havia uma infinidade de soluções sugeridas, incluindo ” teoria da parede de fogo “, já que a informação deveria queimar antes de entrar em um buraco negro, a teoria” bola misteriosa darkinos Buracos negros deveriam ter limites embaçados. Mas a maioria dessas propostas exigia a reescrita das leis da mecânica quântica ou da teoria da gravidade de Einstein, os dois pilares da física moderna.

cabelo quântico

Todas as teorias que postulam a continuidade da informação na verdade descrevem essas conexões restantes com o universo como “bigodes”. É por isso que Xavier Calmet e seus colegas sugerem que, quando a matéria colapsa em um buraco negro, deixa uma impressão fraca em seu próprio campo gravitacional. Os autores a chamaram de “poesia da gravidade quântica” porque sua teoria substitui uma ideia anterior chamada “poesia da gravidade quântica”. Sem teoria do cabelo Foi desenvolvido nos anos sessenta. A “teoria do buraco negro calvo”, baseada na física clássica, afirma que os buracos negros calvos podem ser pensados ​​como objetos surpreendentemente simples, definidos apenas por sua massa, carga elétrica e momento angular, relacionados à sua velocidade de rotação.

Em vez de coisas simples, os autores afirmam que os buracos negros são muito mais complexos. Eles acreditam que a teoria do cabelo quântico fornece o mecanismo pelo qual a informação é preservada durante o colapso de um buraco negro. Esta nova solução aplica o pensamento quântico à gravidade na forma de uma partícula teórica chamada gráviton. Essas partículas elementares hipotéticas transmitirão gravidade na maioria dos sistemas de gravidade quântica, da mesma forma que um fóton está relacionado à força eletromagnética. Através de uma série de etapas lógicas que mostram como os grávitons podem se comportar sob certas condições de energia, a equipe demonstrou seu modelo de como as informações dentro de um buraco negro permanecem conectadas ao espaço circundante.

Especificamente, os pesquisadores compararam os campos gravitacionais de duas estrelas com a mesma massa total e raio, mas com composições diferentes. Na física clássica, duas estrelas têm o mesmo potencial gravitacional, mas em um nível quântico, o potencial depende da composição da estrela. Quando as estrelas colapsam em buracos negros, seus campos gravitacionais preservam a memória da formação estelar e levam à conclusão de que os buracos negros têm cabelo. Informações sobre a matéria que caiu no buraco negro deixarão um rastro de seu caminho, o que teoricamente nos permitirá chegar à composição do buraco negro.

Professor Xavier Calmette, da Universidade de Sussex, exclamou EXCLUSIVAMENTE BBC Notícias : ” O problema foi resolvido! Nossa solução não requer pensamentos especulativos; Em vez disso, nossa pesquisa mostra que ambas as teorias podem ser usadas para realizar cálculos consistentes de buracos negros e explicar como as informações são armazenadas sem a necessidade de uma nova física radical. “.

No entanto, não há uma maneira óbvia de testar a teoria usando observações astronômicas, as flutuações gravitacionais seriam muito pequenas para serem medidas. Como uma teoria interessante, é baseada em uma estrutura sólida. Mas deve ser cuidadosamente escrutinado pela comunidade científica.

O professor Calmette conclui sua descoberta, em comunicação : ” Vai levar tempo para as pessoas aceitarem. Uma consequência do paradoxo de Hawking foi que a relatividade geral e a mecânica quântica são incompatíveis. O que descobrimos é que eles são totalmente compatíveis. Portanto, levará tempo para as pessoas aceitarem que não há necessidade de uma solução drástica para resolver o problema. “.

fonte: Cartas de Revisão Física