O mistério dos 50 anos de Hawking sobre ‘cair em um buraco negro’ foi finalmente resolvido

Se você entrasse no horizonte de eventos de um buraco negro, você sairia? De acordo com uma série de novos cálculos que resolveram um problema de 50 anos que nem mesmo Stephen Hawking conseguia descobrir, a resposta é sim.

Ele está sendo descrito como um cálculo marcante – a maior coisa a acontecer no campo desde que o trabalho do famoso físico britânico estabeleceu o problema em primeiro lugar.

Desde a década de 1970, os físicos têm lutado com uma contradição lógica nos cálculos que cercam um buraco negro chamado de ” paradoxo da informação do buraco negro “.

Hawking usaria sua explicação híbrida quântica / relatividade geral “semiclássica” da física de um buraco negro para descrever o que acontece com a matéria dentro e ao redor dele.

Ele descobriu que a incerteza quântica faz com que pequenas quantidades de radiação emanem de um buraco negro chamado “radiação Hawking”. Isso eventualmente faz com que ele perca massa e evapore no nada. Se o buraco negro perder massa e eventualmente desaparecer, então o que cai deve aparecer novamente em algum lugar. A questão é: onde / como / por que a informação escapa?

Os autores dos novos cálculos, incluindo cientistas da UC Santa Bárbara, descobriram efeitos adicionais permitidos pela relatividade geral, mas que Hawking não incluiu, que descrevem uma situação estranha em que a informação que cai em um buraco negro acabará por sair, e que esse fenômeno acontece ao mesmo tempo, e é parcialmente responsável pela evaporação de um buraco negro.

Emaranhamento quântico

A forma como funciona é por meio do emaranhamento quântico, um fenômeno que simplesmente significa que as partículas de matéria podem ser conectadas no nível quântico e exibir padrões e reatividade entre si, embora possam estar separadas por milhares de quilômetros.

Don Page, um físico da Universidade de Alberta, era um estudante graduado cujos estudos de buracos negros foram fundamentais para ajudar seu orientador, Stephen Hawking, a perceber que os buracos negros emitem radiação. Em 1980, Page rompeu com Hawking e argumentou que as informações deveriam ser liberadas ou preservadas em buracos negros, causando um cisma entre os físicos da época.

Page continuaria a estabelecer uma linha do tempo da vida de um buraco negro – em forma de V de cabeça para baixo conhecido como “tempo de página” ou “curva de página” – ela descreveu como a informação que caiu no buraco negro escaparia através da radiação Hawking emitida até que o buraco negro não existisse mais. Isso foi chamado de “entropia de emaranhamento” e preparou os físicos para uma espera de 30 anos para fazer um cálculo de enterrada.

O declínio em forma de V

“Nos últimos dois anos, os físicos mostraram que a entropia de emaranhamento dos buracos negros realmente segue a curva da página, indicando que a informação vaza”, explica George Musser, escrevendo para a Quanta Magazine .

A enterrada foi iniciada em outubro de 2018 por Ahmed Almheiri no Institute for Advanced Study quando ele usou a computação quântica para criar um universo no qual um sistema de buraco negro simples localizado no centro do espaço começou a emitir radiação de acordo com a teoria de Hawking.

O sistema começa a irradiar quando uma partícula emaranhada entra e outra sai. Este processo continua, e o número de partículas emaranhadas aumenta, aumentando o nível de entropia de emaranhamento.

Se alguém imaginar o buraco negro como o conteúdo de um globo de neve, e o vidro do globo como o horizonte de eventos (a borda do buraco negro onde as leis da física começam a se quebrar), Almheiri descobriu que conforme a entropia emaranhada crescia dentro do sistema, uma “superfície externa quântica”, formada no vidro do globo de neve, logo dentro do horizonte de eventos.

Tudo dentro da superfície externa quântica não faz parte do buraco negro, mas sim como uma coleção de partículas emaranhadas que não mais contribuem para a entropia no sistema. Além disso, as partículas mais internas no buraco negro simulado também se separaram do buraco negro, formando algo que Almheiri chamou de “a ilha”.

para o próximo

Ao demonstrar que a entropia de emaranhamento dos buracos negros seguia a curva da página, Almheiri e seus amigos confirmaram que os buracos negros de fato liberam informações, embora elas saiam em tal desordem que aparecem como uma senha criptografada.

Agora, se o cérebro de alguém ainda está funcionando depois de tudo isso, a pesquisa de Almheiri incrivelmente inclui ferramentas teóricas que permitiriam aos pesquisadores “decifrar” as partículas embaralhadas e emaranhadas na superfície externa quântica e descobrir o que são e de onde vieram.

No ano passado, tendo acabado de resolver um quebra-cabeça de 50 anos e provado o trabalho da vida de Page, a equipe decidiu se concentrar na misteriosa “ilha” de partículas que estavam dentro – mas não “fora” do buraco negro. A ilha faz parte da radiação, mas não voou ou foi transferida para a superfície externa.

Essa desconexão é teorizada como sendo parte da razão pela qual os buracos negros descem do outro lado da curva da página, e se resolver o paradoxo da informação do buraco negro parecia difícil, Musser descreveu a questão da ilha misteriosa como fazendo com que a equipe “olhasse para fora à distância, momentaneamente sem palavras. “

Do site GNN