לדמיין חורים שחורים ככדורי פאז ענקיים עשויים פשוט לפתור כמה דרמות פיזיקה מרכזיות

(אוניברסיטת אוהיו)

לפני שש שנים , קבוצה של אסטרופיזיקאים הגיעה להבנה המדהימה שאם הנחות מסוימות לגבי הפיזיקה הקוונטית של חורים שחורים היו נכונים, האופקים שלהם צריכים להיות בוערים עם חלקיקי אנרגיה גבוהה.

'חומת האש' הזו תהווה בעיה גדולה, לא רק עבור תיירי חלל מתאבדים, אלא עבור הפיזיקה עצמה. זה פשוט לא צריך להיות שם.

אולי נוכל לנשום קצת יותר בקלות עכשיו - אבל רק אם נדמיין חורים שחורים כמקומות שעירים למדי.



שלושה פיזיקאים מאוניברסיטת אוהיו סטייט בארה'ב מצאו דרך חדשנית לפתור בעיה שהייתה מתסכלת חור שחור חובבי בשנים האחרונות על ידי פנייה תיאוריית המיתרים .

חורים שחורים הם חפצים בעלי צפיפות מטורפת כזו, דברים שנכנסים פנימה לא יכולים אף פעם לזוז מהר מספיק כדי לצאת שוב, והם הופכים למשהו שנקרא מצב מעורב קוונטי.

דבר אחד שנראה כאילו יוצא מחורים שחורים הוא פרדוקסים. הרבה מהם.

ואנחנו עומדים להדריך אותך ברוב הגדולים.

רשימת הלהיטים של הפרדוקס

אפשר לטעון שהפרדוקס המפורסם ביותר הוא הסתירה בין מידע שמתבלבל בתוך חור שחור לבין חוק פיזיקלי שאומר שאי אפשר ליצור או להרוס מידע.

המנוח סטיבן הוקינג הציע פרצה שיכולה לעקוף את הבעיה הזו. תנודות בשדות המקיפים חור שחור עלולות לגרום לזוגות של חלקיקים שבדרך כלל יבטלו זה את זה.

אם אחד קרוב לקצה החור חמק פנימה, והשותף האנטי-חלקיקים שלו עף, לכל סוגיית 'אי אפשר להשמיד מידע' עשויה להיות פתרון.

קרינת הוקינגמעולם לא נצפה, אבל זה עדיין הימור בטוח למדי מבחינת הפיזיקאים. למרבה הצער, זה מגיע עם פרדוקס משלו.

אפילו מופרדים משני צידי אופק של חור שחור, הם נשארים סבוכים הודות למקורם המשותף. זוהי דרך מכניקת הקוונטים לומר שאם אתה מודד תכונה של חלקיק אחד, אתה מיד יודע משהו על השני.

חלקיק שנעלם בתוך החור השחור מסתבך גם הוא עם כל קרינת הוקינג שרחש הרחק מהחור השחור בעבר. למרבה הצער, זה עף מול נכס בסיסי נוסף, הנקרא ' מונוגמיה של הסתבכות '.

כמו הזיווג הכי חולה אהבה של היקום, שני חלקיקים המסובכים זה עם זה בצורה מקסימלית לא יכולים להביא את השלישי למערכת היחסים שלהם. חלקיק שנכנס ללב חור שחור מבצע ניאוף רציני.

גירושים אפשריים בעולם החלקיקים, אבל זה מבולגן. וגם אלים.

בעוד שהרעש הכללי של תנודות קוונטיות ישחק בהדרגה אפילו את ההסתבכויות החזקות ביותר לאורך זמן, לפני כעשור גילו פיזיקאים משהו שנקרא הסתבכות מוות פתאומי (ESD).

מיושם על חורים שחורים, נתן לחלקיקים הנשואים מוצא מיידי. אבל לפי התיאוריה הפרידה הפתאומית הייתה משחררת כמויות אדירות של אנרגיה במכה אחת, ויוצרת א חומת אש של דום על סף אופק האירועים של החור השחור.

מה שכפי שאפשר לנחש, מביא לעוד פרדוקס, זה כולל את עקרון השקילות .

למעשה, צופה שחוצה את אופק האירועים בצניחה חופשית צריך להרגיש כאילו הוא צף בחופשיות בחלל. תייר נכנס לחור שחור עלול להימתח לאט לאטריה אנושית על ידי כוחות גאות ושפל, אבל הצעד הראשון מעבר לקו האל-חזור לא אמור להרגיש שונה מהמסע שקדם לו.

להיות מפוצץ באנרגיה אינטנסיבית כמעט בוודאות יחשב כ'שינוי פתאומי', מסמן את אופק האירועים באופן שלפי הפיזיקה לא אמור להיות אפשרי.

אז מה התשובה?

כעת, הפיזיקאי סמיר מאתור לא חושב שהגבול הזה הוא כל מה שהוא נסדק.

'מה שהראינו במחקר החדש הזה הוא פגם בטיעון חומת האש,' אומר מאתור .

העבודה הקודמת של מאתור מסתובב סביב תיאוריית המיתרים , המתאר את המידע המרכיב חלקיקים בצורה של לולאות חד-ממדיות זעירות הרוטטות במספר ממדים.

יחד עם עמיתים, מאתור הראה כיצד המיתרים הללו אינם סובלים מאותו גורל כמו החלקיקים שהם מורכבים, ובסופו של דבר משמרים מידע בתוך הייחודיות. טכנית ניתן היה למנוע את כל פרדוקס המידע.

אבל זה לא אומר בהכרח שאין קרינת הוקינג, ולכן אין חומת אש. אז מאתור הראה כעת שהמיתרים האלה יכולים להפוך גבול מוגדר בצורה חלקה למשהו קצת יותר... מטושטש.

'טיעון חומת האש נראה כמו דרך מהירה להוכיח שמשהו שנופל דרך האופק נשרף', אומר מאתור .

״אבל אנחנו רואים עכשיו שלא יכול להיות שום ויכוח מהיר כזה; מה קורה אפשר להחליט רק על ידי חישובים מפורטים בתורת המיתרים.'

אובייקטים שמתקרבים לחורים שחורים יתמודדו במקום זאת עם סיכוי זניח לפגוע בחלקיקי אנרגיה גבוהה יותר המיוצרים על ידי ESD, כלומר שוב הגבול הזה אינו מקום מיוחד מבחינת תייר החלל הנורא שלנו.

'ברגע שאדם שנופל לחור השחור מסתבך בחוטים, אין דרך קלה להחליט מה הוא ירגיש', אומר מאתור .

תורת המיתרים היא עדיין אחד מאותם רעיונות נחמדים שמחכים לתמיכה אמפירית.

החדשות הטובות הן שזו יכולה להיות דרך אחת למצוא את הראיות הללו. החדשות הרעות הן שכל מדען חסר פחד שמוכן לבדוק את זה יזכה בכל שבח לאחר מותו.

לא שלהציע חיבוק חינם של כדורי חלל מטושטשים לא יהיה נהדר עבור תעשיית תיירות החלל.

מחקר זה פורסם ב כתב עת לפיזיקה של אנרגיה גבוהה .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.