junho 26, 2022

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Cientistas: “cabelo quântico” pode resolver o paradoxo do buraco negro de Hawking

O paradoxo da informação do buraco negro de Stephen Hawking confundiu os cientistas por meio século e levou alguns a questionar as leis fundamentais da física. Os cientistas agora dizem que podem ter resolvido o infame problema mostrando que os buracos negros têm uma propriedade conhecida como “cabelo quântico”.

Se for verdade, isso seria um enorme avanço na física teórica.

O professor Xavier Calmette, da Universidade de Sussex, que liderou o trabalho, disse que depois de trabalhar na matemática por trás do problema por uma década, sua equipe fez um rápido progresso no ano passado, o que lhes deu confiança de que finalmente resolveram o problema. .

“Foi geralmente assumido dentro da comunidade científica que resolver esse paradoxo exigiria uma enorme mudança de paradigma na física, forçando uma possível reformulação da mecânica quântica ou da relatividade geral”, disse Calmette. “O que descobrimos – e acho particularmente empolgante – é que isso não é necessário.”

O paradoxo de Hawking é o seguinte: As regras da física quântica afirmam que a informação é preservada. buracos negros Isso representa um desafio a essa lei porque uma vez que um objeto entra em um buraco negro, ele desaparece para sempre – junto com qualquer informação codificada nele. Hawking identificou esse paradoxo e por décadas continuou a confundir os estudiosos.

Houve uma miríade de soluções propostas, incluindo a “teoria do firewall” na qual a informação deveria queimar antes de entrar em um buraco negro, a “teoria da bola de fuzz” na qual se pensava que os buracos negros tinham limites borrados e vários ramos de cordas teoria. 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.

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Stephen Hawking
O paradoxo de Stephen Hawking intriga os cientistas há décadas. Fotografia: Triton / Kobal / Shutterstock / Sky Documentary

Em contraste, a teoria da poesia quântica afirma resolver o paradoxo preenchendo a lacuna entre a relatividade geral e a mecânica quântica usando uma nova fórmula matemática.

O nome é um aceno para a opinião, baseada na física clássica, de que os buracos negros podem ser considerados objetos surpreendentemente simples, definidos apenas por sua massa e velocidade de rotação. A previsão de buracos negros calvos sem feições tem sido chamada de “teoria sem pêlos” desde a década de 1970.

Calmette e seus colaboradores acreditam que um buraco negro é mais complexo – ou peludo. Eles sugerem que, quando a matéria colapsa em um buraco negro, deixa uma impressão fraca em seu campo gravitacional. Essa impressão digital é chamada de “cabelo quântico”, e os autores dizem que fornecerá o mecanismo pelo qual a informação é preservada durante o colapso de um buraco negro. Sob essa teoria, dois buracos negros com massas e raios idênticos, mas com uma configuração interna diferente, teriam diferenças muito sutis em seus campos gravitacionais.

“Nossa solução não requer nenhuma ideia especulativa; em vez disso, nossa pesquisa demonstra que as duas teorias podem ser usadas para fazer cálculos consistentes de buracos negros e explicar como armazenar informações sem a necessidade de uma nova física radical”.

Não há uma maneira óbvia de testar a teoria com observações astronômicas – as flutuações gravitacionais seriam muito pequenas para serem medidas. Mas é provável que a teoria esteja sob intenso escrutínio da comunidade teórica.

O professor Toby Wiseman, físico teórico do Imperial College London, chamou o artigo de “bom trabalho”, mas não se convenceu de que ele resolvesse o paradoxo de décadas.

Crucialmente, disse ele, o artigo sugere que pode ser possível obter algumas informações adicionais sobre o que estava dentro do buraco negro – mas não mostrou que esse fenômeno poderia explicar todas as informações aparentemente ausentes. “Eles não apareceram e esse é o cerne da contradição”, disse ele.

“Meu sentimento é que, para realmente resolver esse paradoxo, você precisa entender completamente como a mecânica quântica e a gravidade se combinam”, disse ele. “Eles estão analisando pequenas correções, mas não toda a mistura dos dois.”

Calmette disse: “Quando você tem uma grande reivindicação, você tem que apoiá-la. Vai demorar um pouco para as pessoas aceitarem isso completamente. A ironia existe há muito tempo e você tem pessoas famosas em todo o mundo trabalhando nisso. por anos.”

O trabalho foi publicado em Physical Review Letters.