Un wormhole per il paradosso del firewall nei buchi neri

(Credit: New Scientist).

Da questa estate è disponibile su arXiv.org un interessante (quanto discutibile) articolo di Juan Maldacena e Leonard Susskind intitolato Cool horizons for entangled black holes. Sappiamo che la Relatività Generale contiene soluzioni compatibili con l’ipotesi che due buchi neri lontani possano essere collegati attraverso un wormhole o, meglio, attraverso un ponte di Einstein-Rosen. Queste soluzioni possono essere interpretate come stati massimamente entangled di due buchi neri che formano a tutti gli effetti una una sorgente EPR complessa. I due studiosi suggeriscono che ponti simili potrebbero essere presenti per stati entangled più generali e che, nel caso dei buchi neri, potrebbero aiutare a risolvere i noti problemi legati al paradosso del firewall e alla spaghettificazione di un ipotetico corpo che precipita in un buco nero. 

Cadere in un buco nero non è affatto piacevole. In teoria, man mano che un corpo viene risucchiato verso l’interno, la differenza tra la forza di gravità che agisce sulle estremità del corpo aumenta, causando un effetto di stiramento analogo a quando tiriamo un elastico (la figura a seguire fornisce un’idea approssimativa di quanto dovrebbe accadere).

Già da qualche anno, soprattutto grazie agli studi del team di ricercatori guidato da Giuseppe Polchinski dell’Università della California a Santa Barbara,  è nota l’ipotesi concernente l’esistenza di un muro di fuoco – un firewall – attorno ai buchi neri, esistenza inquietante soprattutto perché metterebbe in pericolo la consistenza del principio di equivalenza di Einstein creando catene di paradossi. La teoria del firewall afferma che si dovrebbe creare uno stato altamente energico attorno al buco nero. Più esattamente, in prossimità dell’orizzonte degli eventi – la zona di non ritorno del buco nero – un osservatore sentirebbe temperature sempre più elevate. Ecco la contraddizione: il principio di equivalenza dice che un osservatore in caduta libera (uniformemente accelerato) non dovrebbe rilevare nessun effetto locale dovuto alla gravità.

Alcuni studi sulla radiazione di Hawking hanno fatto rientrare l’allarme facendo leva soprattutto sulla rottura dell’entanglement tra particelle poste ai poli opposti dell’orizzonte degli eventi.  Più in dettaglio, se c’è entanglement tra la regione interna e quella esterna all’orizzonte degli eventi, queste zone possono essere descritte da stati energetici fondamentali: sono “fredde”. L’entanglement funziona come un gruppo di pompieri che spegne un incendio. In questo quadro teorico si inserisce la proposta di Juan Maldacena e Leonard Susskind. I due studiosi non fanno leva sull’entanglement tra fotoni bensì sulla presenza di un nuovo tipo di wormhole che non renderebbe necessaria la rottura della correlazione quantistica tra particelle.

Più semplicemente, non spengono l’incendio ma “rende apparente” il muro di fuoco mediante una “rivisitazione” della radiazione di hawking. Supponendo che il wormhole sia una conseguenza dell’entanglement tra zone interne ed esterne all’orizzonte degli eventi, e che l’informazione quantistica venga “risucchiata” dal buco nero mediante il ponte di Einstein-Rosen, Maldacena e Susskind hanno proposto un nuovo tipo di wormhole esemplificato nell’immagine di apertura. C’è comunque ancora spazio per il firewall: manipolando la radiazione di Hawking in modo da ottenere un’onda d’urto che permette ai fotoni di viaggiare lungo il wormhole, ciò che si ottiene è proprio questo effetto, un muro di fuoco … apparente. Il paradosso non è più tale: il firewall sarebbe semplicemente un effetto del comportamento dei fotoni.

(Comparso su cyberscienza.it il 21 giugno 2013. Fonte:www.newscientist.com/article/mg21829224.200-wormhole-entanglement-solves-black-hole-paradox.html#.UcVMc_nddIg).

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