domenica 2 febbraio 2014

HAWKING: I BUCHI NERI NON CI SONO, SCOPPIA IL CASO

   Credo siano poche le persone sulla faccia della terra che a sentire parlare di buchi neri o black-holes non abbiano chiara in mente una cosa: dai buchi neri nulla, nemmeno la luce può sfuggire, altrimenti perché mai li avrebbero chiamati neri?

   In effetti da quando per la prina volta nel 1783 venne ipotizzata la loro esistenza da J. Michell e H. Cavendish (vedi anche ref. [1-2-3]), da quando Schwarzshild li formalizzò come soluzione delle equazioni della relatività generale di Einstein, da quando invece di "black stars" vennero scherzosamente soprannominati da J. A. Wheeler "black-holes" proprio per stigmatizzare il fatto che radiazione e materia possono solo cadere al loro interno ma nulla ne può uscire, di strada verso la loro conoscenza se n'è fatta molta, talmente tanta che il telescopio Chandra in grado di osservare il cosmo nella regione X dello spettro, nel 2006 ha osservato per la prima volta delle intense emissioni X provenienti dal centro della nostra galassia, emissioni perfettamente compatibili con quelle che si produrrebbero durante la caduta di enormi quantità di materia verso la superficie di un immenso buco nero che si pensa debba esistere al centro della Via Lattea, un oggetto in rotazione dal quale dipenderebbe il moto di tutta la nostra galassia.

  Nel 2010 il telescopio Chandra ha scoperto le emissioni X del più giovane buco nero mai osservato,  prodottosi nel remnant della supernova SN1979 C , insomma pur non essendo direttamente visibili ad occhio nudo, certamente molte sono le evidenze della loro esistenza. Allora qual è il problema?
   Nel 1974 Stephen Hawking dimostrò per via teorica l'esistenza di una radiazione (detta di Bekenstein-Hawking)  composta da coppie di particelle e antiparticelle, create a causa di fluttuazioni quantistiche del vuoto intorno all'orizzonte degli eventi, un confine al disotto del quale nessuna osservazione fisica è più possibile. Secondo la teoria proposta da Hawking, come in un processo di evaporazione, il buco nero perderbbe gran parte della massa emettendo energia, talvolta tanto rapidamente da produrre quello che un osservatore in caduta libera verso la soglia del buco nero descriverebbe come un "firewall", un muro di energia contro il quale la materia si disentegrerebbe nei suoi componeneti elementari: le stringhe (la teoria delle stringhe non è confermata).
   La teoria di Hawking, per quanto sia in accordo con i fenomeni tradizionalmente conosciuti, presenta alcuni problemi di consistenza con i principi fisici fondamentali, primo fra tutti il principio di conservazione dell'informazione. Immaginiamo che della materia si trovi in uno stato puro di correlazione. Se solo una parte della materia finisce in un buco nero, l'informazione fisica associata alle variabili che definiscono lo sato quantistico della materia originale: energia, impuso, carica, spin, viene distrutta in favore di uno stato in cui la radiazione emessa  non ha alcuna memoria dello stato correlato iniziale, la materia che rimane fuori dal buco nero rimarrebbe orfana. Ciò, oltre a violare il teorema di Liouville che afferma che per un sistema in evoluzione temporale l'informazione si conserva sempre, viola anche tutti i principi di conservazione esistenti.

   Se molti sono stati sino ad oggi i tentativi concettuali e teorici fatti da molti fisici per rendere l'evaporazione dei buchi neri consistente con i principi fondamentali, nel caso in cui il buco nero evapori completamente senza lasciare alcuna traccia non esiste alcun modo di salvare il principio di conservazione dell'informazione.

   Pochi giorni fa, il 22 gennaio 2014, Hawking pubblicando un breve ma discusso articolo scientifico su arXiv, ha comunicato al mondo il suo libero pensiero. I buchi neri non esistono. La tesi di Hawking si basa esclusivamente su congetture teoriche, e dimostra che se la Quantum Gravity (la teoria della gravità quantistica attualmente non confermata) possedesse una particolre invarianza per inversione della carica, dello spazio e del tempo (CPT invarianza non confermata), per effetto dell'evaporazione non ci potrebbero essere né residui di buchi neri né orizzonti degli eventi. A prova di ciò ci sarebbe la particolare geometria dello spazio-tempo nell'intorno della massa collassante (per il momento solo teorica), una geometria che descriverebbe altrettanto bene sia la fase di collasso gravitazionale della stella verso un buco nero sia l'evaporazione del buco nero. Quindi la concorrenzialità dei due processi non trasformerebbe mai la massa in collasso in un buco nero e l'orizzonte degli eventi come noi lo descriviamo non si formerebbe. Questa ipotesi salverebbe il principio di conservazione dell'informazione, ma avrebbe una diretta e nefasta conseguenza: i buchi neri non si formerebbero, o perlomeno se l'orizzonte degli eventi si formasse sarebbe solo per un tempo transitorio. Quindi seguendo il pensiero di Hawking, il buco nero deve essere ridefinito come uno stato legato metastabile del campo gravitazionale.

   Ovviamente, quella proposta da Hawking è solo una congettura non dimostrata derivante da una lucida conseguenza dell'assunzione di ipotesi possibili ma non verificate, e per quanto la si possa condividere o meno, non è cero quella avuta da molti colleghi e media la giusta reazione emotiva nei confronti di Hawking e delle sue idee. Non è che improvvisamente i buchi neri non esistono più solo perché Hawking ha cambiato idea! Chi lavora per la scienza dovrebbe sempre mettere in conto oltre ad un costante beneficio del dubbio, il fatto che non è lo scienziato che decide come si deve comportare la natura, ma è la natura a dettare le regole, regole che a volte possono anche non essere perfettamente chiare. Quindi se i buchi neri esistono o non esistono più perché sono completamente evaporati, o addirittura non sono mai esistiti e quelli che vediamo oggi sono oggetti ad altissima energia privi di un orizzonte degli eventi e di una singolarità interna, sarà solo un intenso e lungo lavoro di ricerca a stabilirlo, senza nulla togliere a quegli affascinanti e misteriosi oggetti di cui grazie a Chandra abbiamo chiara evidenza della loro esistenza.

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