Pochi giorni fa, un gruppo di fisici ha creato un analogo di un buco nero, un esperimento che potrebbe gettare luce su una delle più elusive radiazioni teorizzate nell’universo. Ma come ci sono riusciti e soprattutto perche?
Gli scienziati, utilizzando una catena di atomi allineati in fila singola per simulare l’orizzonte degli eventi di un buco nero, hanno osservato l’equivalente di ciò che chiamiamo radiazione di Hawking. Stiamo parlando di particelle nate dalle perturbazioni nelle fluttuazioni quantistiche causate dalla rottura dello spaziotempo del buco nero. Questa scoperta potrebbe essere la chiave per risolvere la tensione tra due teorie attualmente inconciliabili che descrivono l’Universo: la teoria generale della relatività, che descrive il comportamento della gravità come un campo continuo noto come spaziotempo, e la meccanica quantistica, che descrive il comportamento di particelle discrete utilizzando la matematica della probabilità.
I buchi neri, forse gli oggetti più strani ed estremi dell’Universo, sono così incredibilmente densi che, entro una certa distanza dal centro di massa del buco nero, nessuna velocità nell’Universo è sufficiente per sfuggire, nemmeno quella della luce. Questa distanza, che varia a seconda della massa del buco nero, è chiamata orizzonte degli eventi. Una volta che un oggetto attraversa il suo confine, possiamo solo immaginare cosa succeda, poiché nulla ritorna con informazioni vitali sul suo destino.
Questi studi iniziarono nel 1974, quando Stephen Hawking propose che le interruzioni alle fluttuazioni quantistiche causate dall’orizzonte degli eventi risultano in un tipo di radiazione molto simile a quella termica. Anche se la radiazione di Hawking esistesse, sarebbe comunque troppo debole per essere rilevata. Forse non riusciremo mai a distinguerla dal fruscio statico dell’Universo. Ma possiamo sondarne le proprietà creando analoghi di buchi neri in ambienti di laboratorio.
Ciò era stato fatto in precedenza, ma nel novembre 2022 un team guidato da Lotte Mertens dell’Università di Amsterdam nei Paesi Bassi ha tentato qualcosa di nuovo. Una catena unidimensionale di atomi ha servito come percorso per gli elettroni per “saltare” da una posizione all’altra. Regolando la facilità con cui questo salto può avvenire, i fisici hanno potuto far scomparire certe proprietà, creando effettivamente una sorta di orizzonte degli eventi che interferiva con la natura ondulatoria degli elettroni. L’effetto di questo falso orizzonte degli eventi ha prodotto un aumento della temperatura che corrispondeva alle aspettative teoriche di un sistema di buco nero equivalente, ha detto il team, ma solo quando parte della catena si estendeva oltre l’orizzonte degli eventi. Questo potrebbe significare che l’intreccio di particelle che cavalcano l’orizzonte degli eventi è fondamentale nella generazione della radiazione di Hawking.