Che fine fanno gli oggetti che cadono nel buco nero? Parte seconda: la radiazione di Hawking

L’orizzonte degli eventi è quella regione dello spazio oltrepassata la quale la materia cade inevitabilmente nella “singolarità” a pressione infinita del buco nero senza possibilità di ritorno perdendo ogni significato fisico.
Un confine tra l’essere e il non essere.

Un paradosso, se vogliamo, dal momento che la teoria quantistica afferma che ogni processo fisico può evolvere al rovescio.
Per eliminare tale contraddizione Stephen Hawking ipotizza un buco nero dove le informazioni fisiche non rimangono intrappolate per sempre. Una sorta di buco nero “buono” che le rilascia poco alla volta.

Per fare questo Hawking ammorbidisce il concetto dell’orizzonte degli eventi come limite di non ritorno. Al suo posto ipotizza un “orizzonte apparente“, in grado di bloccare la materia e l’energia solo temporaneamente, per poi rilasciarla.
Ovviamente è difficile immaginare in che condizioni.

Come può allora sfuggire questa informazione ? Questa era la domanda con la quale ci eravamo lasciati (clicca qui).

Un indizio ce lo da lo stesso Hawking.
I buchi neri non sono immortali – dice Stephen Hawking – ma perdono particelle (e quindi massa), per colpa di una stranezza quantistica chiamata ”radiazione di Hawking“.

Cos’è questa ”radiazione di Hawking“? – mi domanda il mio cane che è stato paziente all’ascolto fin’ora.

A dire il vero –caro amico – nonostante i numerosi tentativi fatti per rilevarla, finora non ne è stata trovata traccia.
Ma qualcosa che assomiglia fortemente a questa radiazione proveniente da un analogo dell’orizzonte degli eventi di un buco nero è stata osservata da un gruppo di ricercatori dell’Università di Milano, dell’INFN.
L’ingrediente principale della radiazione di Hawking non sarebbe costituito dal buco nero in sé, ma dalla curvatura dello spazio-tempo associata al suo “orizzonte degli eventi”.

Spiegati meglio – mi dice il mio fedele amico a quattro zampe – perché comincio a non seguirti.

Hai ragione – rispondo.
In poche parole i buchi-neri “evaporerebbero” lentamente nello spazio circostante emettendo particelle nella regione dell’orlo, per così dire, del profondo precipizio gravitazionale favoriti dalla nuova idea dell’orizzonte degli eventi.
Il buco-nero, alla fine di questo processo di evaporazione, finisce per diventare un piccolo nocciolo da cui fuoriesce radiazione, chiamata “radiazione di Hawking”, che potenzialmente porta con sé l’informazione in essa contenuta.

In definitiva:
i buchi-neri non distruggono completamente la materia che vi rimane intrappolata. Piuttosto, i buchi-neri continuano a emettere radiazione per lunghi periodi di tempo e alla fine si “scoprono”, per così dire, rivelando l’informazione contenuta nella materia rimasta intrappolata in essi. Materia ed energia vengono alla fine rimessi dai buchi-neri in una altra forma alterata di materia ed energia.

Non so – mi dice il mio cane che per natura è un po’ diffidente– Ci vorrebbe qualcosa di concreto per avvalorare questa idea.

La scienza non è metafisica – rispondo – La scienza si occupa dei principi legati alla realtà, quindi non astratti e astrusi.

La presenza di un orizzonte degli eventi non è d’altra parte un’esclusiva dei buchi neri, ma si presenta anche in altri sistemi fisici, in particolare quando ci si trova di fronte a una “perturbazione dell’indice di rifrazione” (RIP) variabile in un mezzo dielettrico.
Alcuni ricercatori hanno utilizzato impulsi laser ultracorti (dell’ordine del picosecondo) su una vetro trasparente, che producendo una perturbazione di rifrazione esibisce un orizzonte degli eventi. Usando una videocamera particolare, hanno potuto rilevare un particolare tipo di emissione fotonica a un angolo di 90° rispetto al vetro.

Questa emissione di fotoni osservata viene interpretata come indice di emissione di radiazione di Hawking indotta dall’analogo dell’orizzonte degli eventi.

Non so se tutto questo – continuo a spiegare al mio cane – ha validità o meno, ma voglio concludere con una citazione:

I quesiti più grandi dalla natura sono privi di soluzione. Eppure non possiamo smettere di porceli.
E questo rende speciale l’essere umano.

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