Egy hónappal azután, hogy Stephen Hawking és kollégái kiadtak egy papírt a fekete lyukakról, a fizikusok továbbra is küzdenek konszenzus elérésére. Néhányan legújabb munkáját a fekete lyuk rejtvény megoldásának friss módjaként üdvözlik; mások nem biztosak a tekintélyében. Az előbbiek támogatják az előzetes nyomtatás állítását, miszerint ígéretes módot kínál az úgynevezett fekete lyuk információs paradoxon rejtélyének megoldására, amelyet Hawking több mint 40 évvel ezelőtt levezette.
"Úgy gondolom, hogy általános izgalom van, hogy más módon tekinthetünk meg az ismerős dolgokra, kikerülhetünk a zsákutcából" - mondja Andrew Strominger, a Cambridge-i Harvard Egyetem fizikusa, az egyik legújabb munka társszerzője. Strominger 2016. január 18-án mutatta be munkája eredményét a Cambridge-i Egyetemen, ahol Hawking székhelye van.
Sokan nem abban vannak meggyőződve, hogy ez a megközelítés megoldhatja a paradoxont, bár elismerik, hogy a fizika különféle problémáit világítja meg. A 70-es évek közepén Hawking rájött, hogy a fekete lyukak nem teljesen feketék, de kis sugárzást bocsátanak ki. A kvantumfizika szerint a közvetlenül az eseményhorizonton túlmutató kvantumingadozásokból - a fekete lyuk visszatérésének hiányából kiindulva - részecskepároknak kellene megjelenniük. Ezeknek a részecskéknek egy része elhagyja a fekete lyuk gravitációját, de elviszi tömegének egy részét, amelynek eredményeként a fekete lyuk lassan összehúzódik, és végül eltűnik.
Egy 1976-ban közzétett dokumentumban Hawking jelezte, hogy a kiszabaduló részecskék - ma Hawking sugárzás néven ismertek - teljesen véletlenszerű tulajdonságokkal rendelkeznek. Ennek eredményeként, amikor a fekete lyuk eltűnik, az abban tárolt információk el fognak veszni az Univerzum számára. De ez az eredmény nem felel meg a fizika törvényeinek, amelyek szerint az információkat, mint például az energiát, megőrzik, ami paradoxont eredményez. "Ez a munka több álmatlan éjszakát okozott az elméleti fizikusok számára, mint a történelem bármely más munkája" - emlékezett vissza Strominger.
Hiba volt, magyarázta, hogy figyelmen kívül hagyta az üres hely lehetőségét az információk hordozására. Munkájában, Hawking és Malcolm Perry harmadik társszerzőjével együtt, szintén a Cambridge-i Egyetemen, lágy részecskékre fordul. Ezek a fotonok, a gravitonként ismert hipotetikus részecskék és más részecskék alacsony energiafelhasználású változatai. A közelmúltig főként a részecskefizika számításaihoz használták őket. A szerzők azonban megjegyzik, hogy annak a vákuumnak, amelyben a fekete lyuk található, nem kell részecskéket tartalmaznia - csak energiát -, és ezért a lágy részecskék nulla energiaállapotban lehetnek benne.
Minden, ami egy fekete lyukba esik, folytatódik, lenyomatot - lenyomatot - hagy ezekre a részecskékre. "Ha vákuumban lélegzik és belélegzik - tegyük fel, hogy sok puha gravitont lélegzik be" - mondja Strominger. Ezen zavar után a fekete lyuk körüli vákuum megváltozik, és az információ végül elmentésre kerül.
A cikk emellett javaslatot tesz ezen információknak a fekete lyukba való átvitelének mechanizmusára - ez elméletileg megoldja a paradoxont. Ehhez a szerzők kiszámították, hogyan lehet dekódolni az adatokat egy eseményhorizont kvantumleírásában, amelyet "fekete lyuk hajának" neveznek.
Promóciós videó:
Trükkös átmenet
Ennek ellenére a munka messze nem teljes. Abhay Ashtekara, aki a gravitációt a Pennsylvaniai Egyetemen, a University Park-ban tanulmányozza, azt mondja, hogy a szerzők nem találják meggyőzőnek a módját, hogyan továbbítják az információkat egy fekete lyukba ("puha haj"). A szerzők elismerik, hogy még nem tudják, hogyan lehet ezt az információt később továbbítani Hawking sugárzással, és ez a következő szükséges lépés.
Stephen Avery, a Rhode Island-i Providence-i Brown Egyetem elméleti fizikusa szkeptikus abban a lehetőségben, hogy ez a megközelítés megoldja a paradoxont, de határozottan úgy véli, hogy kibővíti a lágy részecskék jelentését. Megjegyzi, hogy Strominger felfedezte, hogy a lágy részecskék a természet ismert erõinek apró szimmetriáit fedik fel, "amelyek közül néhányat nekünk ismerünk, mások pedig újak".
Más fizikusok optimistábbak ezen módszer kilátásaival kapcsolatban az információs paradoxon megoldásában. Sabine Hossenfelder, a németországi haladó tanulmányi intézet szerint a "puha haj" eredményei, saját kutatásával párosítva, megoldhatják a fekete lyukakat körülvevő ellentmondásokat, például a tűzfal problémáját. Látja, felmerül a kérdés, hogy az esemény horizontja rendkívül forró lehet-e Hawking-sugárzás miatt. Ez ellentmond Einstein általános relativitáselméletének, amely szerint a horizonton át eső megfigyelő nem észlelné a környezet hirtelen változásait.
„Ha a vákuum állapota eltérő,” mondja Hossenfelder, „akkor sugárzásra továbbíthatja az információkat, anélkül, hogy energiát látna a láthatáron. Ezért nem lesz tűzfal."