Kreditna slika: NASA
Stephen Hawking i Kip Thorne možda duguju Johnu Preskillu niz enciklopedija.
Trojica kozmologa su se 1997. godine postavila glasovitom zalogom o tome prestaje li informacija koja ulazi u crnu rupu - odnosno mijenja li se unutrašnjost crne rupe prema karakteristikama čestica koje u nju ulaze.
Hawkingovo istraživanje sugeriralo je da čestice nemaju nikakav učinak. Ali njegova je teorija prekršila zakone kvantne mehanike i stvorila kontradikciju poznatu kao paradoks informacija.
Sada su fizičari na Sveučilištu Ohio State predložili rješenje koristeći teoriju struna, teoriju koja drži da su sve čestice u svemiru napravljene od sićušnih vibrirajućih struna.
Samir Mathur i njegovi kolege stvorili su opsežan niz jednadžbi koje snažno sugeriraju da informacije i dalje postoje - vezane u golemi zaplet struna koji ispunjava crnu rupu od njezine jezgre do njene površine.
Nalaz sugerira da crne rupe nisu glatke, bezoblične cjeline kao što su znanstvenici dugo mislili.
Umjesto toga, oni su čvrsti "fuzzballs".
Mathur, profesor fizike u državi Ohio, sumnja da Hawking i Thorne neće posebno biti iznenađeni ishodom studije, koja je objavljena u 1. ožujku časopisa Nuclear Physics B.
U kladionici Hawking, profesor matematike na Sveučilištu u Cambridgeu, i Thorne, profesor teorijske fizike na Caltechu, kladili su se da su informacije koje uđu u crnu rupu uništene, dok je Preskill - također profesor teorijske fizike na Caltechu - uzeo suprotan pogled. Ulozi su bili skup enciklopedija.
"Mislim da je većina ljudi odustala od ideje da su informacije uništene nakon što je ideja teorije struna 1995. godine postala istaknuta." Rekao je Mathur. "Jednostavno, nitko dosad nije uspio dokazati da su podaci preživjeli."
U klasičnom modelu stvaranja crnih rupa, supermasivni objekt, poput divovske zvijezde, ruši se u obliku vrlo male točke beskonačne gravitacije, nazvane singularitet. Posebna regija u prostoru okružuje singularnost, a svaki objekt koji prelazi regiju, poznat kao horizont događaja, uvučen je u crnu rupu i nikad se više neće vratiti.
Teoretski, čak ni svjetlost ne može pobjeći iz crne rupe.
Promjer horizonta događaja ovisi o masi predmeta koji ga je oblikovao. Na primjer, ako bi se sunce srušilo u singularnost, njegov bi se horizont događaja kretao približno 3 kilometra (1,9 milje). Ako bi Zemlja slijedila odijelo, njegov bi horizont događaja iznosio samo 1 centimetar (0,4 inča).
Što se tiče onoga što leži u regiji između singularnosti i njegovog događaja, fizičari su uvijek, doslovno, pravili prazninu. Bez obzira na vrstu materijala koji je tvorio pojedinačnost, područje unutar horizonta događaja trebalo je biti lišeno bilo kakve strukture ili mjerljivih karakteristika.
I u tome leži problem.
"Problem s klasičnom teorijom je da možete koristiti bilo koju kombinaciju čestica kako biste napravili crnu rupu - protone, elektrone, zvijezde, planete, što god bilo - i to ne bi imalo nikakve razlike. Mora postojati milijarda načina da se napravi crna rupa, no s klasičnim modelom je krajnje stanje sustava uvijek isto ,? Rekao je Mathur.
Takva uniformnost krši kvantno mehanički zakon reverzibilnosti, objasnio je. Fizičari moraju biti u stanju pratiti krajnji proizvod bilo kojeg procesa, uključujući postupak koji stvara crnu rupu, natrag u uvjete koji su je stvorili.
Ako su sve crne rupe iste, tada se nijedna crna rupa ne može pratiti do njenog jedinstvenog početka, a bilo kakve informacije o česticama koje su je stvorile izgubit će se zauvijek u trenutku formiranja rupe.
"Sada nitko stvarno ne vjeruje u to, ali nitko nikada nije mogao naći ništa loše u klasičnom argumentu ,? Rekao je Mathur. "Sada možemo predložiti ono što je pošlo po zlu."
2000. godine, teoretičari struna nazvali su informativni paradoks broj osam na svojem deset najboljih popisa fizičkih problema koji treba riješiti u sljedećem tisućljeću. Na popisu su bila pitanja poput: što je životni vijek protona ?? i? kako kvantna gravitacija može pomoći objasniti podrijetlo svemira ??
Mathur je počeo raditi na informacijskom paradoksu kad je bio docent na Massachusetts Institute of Technology, a problem je napao cijelo vrijeme nakon što je 2000. godine stupio na fakultet države Ohio.
S postdoktorskim istraživačem Olegom Luninom, Mathur je izračunao strukturu objekata koji stoje između jednostavnih stanja žica i velikih klasičnih crnih rupa. Umjesto da budu sitni predmeti, pokazalo se da su veliki. Nedavno su on i dva doktoranda - Ashish Saxena i Yogesh Srivastava - otkrili da je to ista slika "fuzzballsa"? i dalje je istina za predmete koji više nalikuju klasičnoj crnoj rupi. Ti novi rezultati pojavljuju se u nuklearnoj fizici B.
Prema teoriji struna, sve temeljne čestice svemira - protoni, neutroni i elektroni - načinjeni su od različitih kombinacija struna. No koliko god su žice sitne, Mathur vjeruje da mogu stvoriti velike crne rupe kroz fenomen koji se naziva frakcijska napetost.
Gudači su rastezljivi, rekao je, ali svaka nosi određenu napetost, kao i gitara. S djelomičnom napetošću, napetost se smanjuje kako žica postaje sve duža.
Jednako kao što je dugu gitarsku žicu lakše iskopčati nego kratku gitarsku žicu, tako se i dugačak niz kvantnih mehaničkih struna koji se spajaju lakše rasteže nego jedan gudač, rekao je Mathur.
Pa kad se veliki broj žica spoji zajedno, kako bi se stvorilo mnoštvo čestica potrebnih za vrlo masivan objekt poput crne rupe, kombinirana kugla niza je vrlo rastezljiva i širi se do širokog promjera.
Kad su fizičari države Ohio izvukli formulu za promjer neizrazite crne rupe načinjene od žica, otkrili su da se podudara s promjerom horizonta događaja crne rupe koji je predložio klasični model.
Budući da Mathurova pretpostavka sugerira da žice i dalje postoje unutar crne rupe, a priroda struna ovisi o česticama koje čine izvorni izvorni materijal, tada je svaka crna rupa jedinstvena koliko i zvijezde, planete ili galaksije koja ga je formirala. Nizovi iz bilo kojeg sljedećeg materijala koji uđe u crnu rupu također bi ostali vidljivi.
To znači da se crna rupa može pratiti do njenih izvornih uvjeta, a informacije preživljavaju.
Dijelom je ovo istraživanje pomoglo i američko Ministarstvo energetike.
Izvorni izvor: Vijesti Državnog sveučilišta Ohio
