Kép jóváírása: NASA
Stephen Hawking és Kip Thorne tartozhat John Preskill-hez enciklopédiakészlettel.
1997-ben a három kozmológus híres fogadást tett arról, hogy a fekete lyukba belépő információ megszűnik-e, vagyis hogy a fekete lyuk belsejét egyáltalán megváltoztatják-e a belépő részecskék jellemzői.
Hawking kutatásai szerint a részecskéknek nincs semmiféle hatása. De elmélete megsértette a kvantummechanika törvényeit, és ellentmondást hozott létre, amelyet „információs paradoxonnak” hívnak.
Az Ohio Állami Egyetem fizikusai mostantól megoldást javasoltak húrtechnikával, amely elmélet szerint az univerzumban minden részecske apró, rezgő húrokból készül.
Samir Mathur és kollégái kiterjedt egyenletkészletet állítottak elő, amely határozottan azt sugallja, hogy az információ továbbra is fennáll - egy óriási karakterláncba kötve, amely kitölti a fekete lyukat a magjából a felületébe.
A megállapítás azt sugallja, hogy a fekete lyukak nem sima, jellegzetes elemek, ahogyan a tudósok régóta gondolták.
Ehelyett holtversenyek.
Mathur, az Ohio State-i fizikaprofesszor azt gyanítja, hogy Hawking és Thorne nem lesz különösen meglepve a tanulmány eredményével, amely a Nuclear Physics B. folyóirat március 1-jei számában jelent meg.
A fogadásukban Hawking, a Cambridge-i Egyetem matematikai professzora és Thorne, a caltech-i elméleti fizika professzora azt tették, hogy a fekete lyukba jutó információt megsemmisítik, míg Preskill - a caltech-i elméleti fizika professzora is - vette a ellentétes nézet. A tét enciklopédiakészlet volt.
? Úgy gondolom, hogy a legtöbb ember feladta azt az elképzelést, hogy az információt megsemmisítik, miután a húros elmélet gondolata 1995-ben kiemelt szerepet töltött be? - mondta Mathur. "Csak az, hogy senki sem volt képes bizonyítani, hogy az információ korábban fennmaradt."
A fekete lyukak kialakításának klasszikus modelljében egy szupermasszív objektum, például egy óriáscsillag összeomlik, hogy egy végtelen gravitációs pontot alkotjon, amelyet szingularitásnak neveznek. Az űrben egy speciális régió veszi körül a szingularitást, és minden olyan tárgyat, amely átlépte a régió határait, nevezetesen eseményhorizontnak, a fekete lyukba húzzák, soha nem tér vissza.
Elméletben még a fény sem tud menekülni a fekete lyukból.
Az eseményhorizont átmérője az azt alkotó tárgy tömegétől függ. Például, ha a nap összeesik, akkor az eseményhorizontja körülbelül 3 kilométert (1,9 mérföld) mér. Ha a Föld követi példáját, akkor az eseményhorizontja csak 1 centiméter (0,4 hüvelyk) lenne.
A szingularitás és az eseményhorizont közötti térségben a fizikusok mindig szó szerint kitöltöttek egy üres helyet. Nem számít, milyen típusú anyag képezte a szingularitást, az eseményhorizonton belüli területnek feltételezhetően nincs szerkezete vagy mérhető jellemzői.
És abban rejlik a probléma.
? A klasszikus elmélet problémája az, hogy a részecskék bármilyen kombinációját felhasználhatja a fekete lyuk elõállításához - protonok, elektronok, csillagok, bolygók, bármi is -, és ez nem változtat. Több milliárd módszernek kell lennie egy fekete lyuk elkészítéséhez, ám a klasszikus modellnél a rendszer végső állapota mindig azonos ,? - mondta Mathur.
Az ilyen egységesség megsérti a visszafordíthatóság kvantummechanikai törvényét - magyarázta. A fizikusoknak képesnek kell lenniük arra, hogy nyomon követhessék minden eljárás végtermékét, ideértve a fekete lyukat képező eljárást is, a körülmények között, amelyek azt létrehozták.
Ha az összes fekete lyuk megegyezik, akkor egyetlen fekete lyuk sem vezethető vissza annak egyedi kezdetére, és minden információ, amely a részecskéket létrehozta, örökre elveszik, amikor a lyuk kialakul.
? Most senki sem hisz abban, de soha senkinek sem találhat semmi rosszat a klasszikus érvelésnél ,? - mondta Mathur. ? Most javasolhatjuk, mi ment rosszul.
2000-ben a vonósági teoretikusok a következő évezred során megoldandó fizikai problémák tíz legfontosabb listáján nyolcadik információs paradoxont neveztek el. Ez a lista olyan kérdéseket tartalmazott, mint például: "mi a proton élettartama" és hogyan segíthet a kvantum gravitáció megmagyarázni az univerzum eredetét?
Mathur az információs paradoxonon dolgozott, amikor a Massachusetts Institute of Technology munkatársa volt, és teljes munkás közben megtámadta a problémát, miután 2000-ben csatlakozott az Ohio állambeli karhoz.
Oleg Lunin posztdoktori kutatóval Mathur kiszámította azoknak a tárgyaknak a szerkezetét, amelyek az egyszerű húrállapotok és a nagy klasszikus fekete lyukak között helyezkednek el. Ahelyett, hogy apró tárgyak, nagynak bizonyultak. A közelmúltban ő és két doktorandusz - Ashish Saxena és Yogesh Srivastava - úgy találták, hogy ugyanaz a kép a "fuzzball" -ról. továbbra is igaz volt a tárgyakra, amelyek jobban hasonlítanak a klasszikus fekete lyukra. Ezek az új eredmények a Nukleáris Fizikában jelennek meg.
A húrelmélet szerint az univerzum minden alapvető részecskéje - protonok, neutronok és elektronok - húrok különböző kombinációiból készülnek. De olyan apró, mint a húrok, Mathur úgy véli, hogy nagy frakciókat képezhetnek a frakcionális feszültségnek nevezett jelenség révén.
A húrok nyújthatók, mondta, de mindegyik bizonyos mértékű feszültséget hordoz, csakúgy, mint a gitárhúr. Frakcionált feszültségnél a feszültség csökken, a húr hosszabbodik.
Mint egy hosszú gitárhúst könnyebben lehet kitépni, mint egy rövid gitárhúrt, a kvantummechanikus húrok hosszú szálát összekapcsolva könnyebben lehet nyújtani, mint egyetlen gitárt - mondta Mathur.
Tehát amikor nagyon sok húrok csatlakoznak egymáshoz, úgy, mintha egy nagyon masszív tárgyhoz szükségesek lennének a sok részecske, például egy fekete lyuk, a kombinált húrgömb nagyon rugalmas és széles átmérőre meghosszabbodik.
Amikor az Ohio állambeli fizikusok kiszámították a húrból készített fuzzy fekete lyuk átmérőjének képletét, úgy találták, hogy ez megegyezik a fekete lyuk eseményhorizontjának átmérőjével, amelyet a klasszikus modell javasolt.
Mivel Mathur feltevései szerint a húrok továbbra is léteznek a fekete lyukon belül, és a húrok jellege azon részecskéktől függ, amelyek az eredeti forrásanyagot alkották, akkor minden fekete lyuk ugyanolyan egyedi, mint a csillagok, bolygók vagy galaxisok ez képezte. A fekete lyukba belépő bármilyen későbbi anyagból származó húrok nyomon követhetők maradnak is.
Ez azt jelenti, hogy egy fekete lyuk visszavezethető az eredeti körülményekhez, és az információ fennmarad.
Ezt a kutatást részben az Egyesült Államok Energiaügyi Tanszéke támogatta.
Eredeti forrás: Ohio State University sajtóközlemény
