Utilizzando una catena di atomi per simulare l’orizzonte degli eventi di un buco nero, un gruppo di fisici ha osservato l’equivalente di quella che chiamiamo “radiazione di Hawking”

Utilizzando una catena di atomi messi in fila indiana per simulare l’orizzonte degli eventi di un buco nero, un team di fisici ha osservato l’equivalente di quella che chiamiamo radiazione di Hawking. Si ritiene sia emessa dai buchi neri quando una delle particelle di una coppia attraversa l’orizzonte degli eventi, sfuggendo alla morsa gravitazionale del buco nero, mentre la sua controparte viene inghiottita. Questo processo, chiamato anche annichilazione particella-antiparticella, provoca appunto l’emissione della radiazione di Hawking. Ma torniamo al nostro esperimento in laboratorio.

Il buco nero ha iniziato a brillare

Buco nero
Credit: ESO / M.Kornmesser

Per i fisici questo esperimento potrebbe aiutare a risolvere l’eterna diatriba tra due teorie apparentemente inconciliabili fra loro: la relatività generale, che descrive il comportamento della gravità nell’infinitamente grande e la meccanica quantistica, che descrive il comportamento delle particelle nell’infinitamente piccolo. Per una teoria unificata della gravità quantistica che possa essere applicata universalmente, queste due teorie devono trovare un modo per andare d’accordo.

L’orizzonte degli eventi

È qui che entrano in scena i buchi neri, gli oggetti più strani e misteriosi dell’Universo. Questi oggetti massicci sono così incredibilmente densi che niente riesce a sfuggirgli, nemmeno la luce. Nulla riesce più ad uscire dal cosiddetto “orizzonte degli eventi”, il punto di non ritorno. Una volta che un oggetto oltrepassa il suo confine possiamo solo immaginare cosa succeda, poiché nulla torna indietro con qualche tipo di informazione. Ma nel 1974, Stephen Hawking propose che le interruzioni delle fluttuazioni quantistiche causate dall’orizzonte degli eventi si traducano in un tipo di radiazione molto simile alla radiazione termica. Se questa radiazione di Hawking esistesse, sarebbe troppo debole per essere rilevata dalla nostra tecnologia. Ma possiamo sondare le sue proprietà creando un buco nero in laboratorio.

L’esperimento

Buco nero
Orizzonte degli eventi di un buco nero

A novembre 2022 un team di scienziati ha creato una catena unidimensionale di atomi che fungeva da vero e proprio percorso per gli elettroni. I fisici hanno poi fatto in modo che si creasse una sorta di orizzonte degli eventi che interferisse con la natura ondulatoria di questi elettroni. Questo falso orizzonte ha prodotto un aumento della temperatura che corrispondeva alle aspettative teoriche di un sistema di buchi neri equivalente, ha detto il team, ma solo quando parte della catena si estendeva oltre l’orizzonte degli eventi.

I risultati dello studio

Ciò potrebbe significare che l’intreccio di particelle che si trovano a cavallo dell’orizzonte degli eventi è determinante nella generazione della radiazione di Hawking. La radiazione simulata era termica solo per un certo intervallo di ampiezze di salto e in simulazioni che iniziavano imitando una sorta di spaziotempo considerato “piatto”. Ciò suggerisce che la radiazione di Hawking può essere termica solo in una serie di situazioni e quando c’è un cambiamento nella distorsione dello spazio-tempo dovuto alla gravità.

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