Muro di fuoco
Il muro di fuoco è, in fisica teorica , un ipotetico fenomeno che si verificherebbe sull'orizzonte degli eventi di un buco nero . Si prevede infatti che ci sia un'area ad alta densità di energia attorno a un buco nero, creata dalla rottura degli entanglement quantistici generati dalla radiazione di Hawking .
Questo fenomeno è stato descritto nel 2012 da Joseph Polchinski e dal suo team per rispondere a un'incongruenza nella teoria della complementarità dei buchi neri , sviluppata da Leonard Susskind e Larus Thorlacius all'inizio degli anni '90 .
Origine
Il concetto di muro di fuoco si basa sul fatto che un vuoto mostra fluttuazioni quantistiche . Le disuguaglianze di Heisenberg mostrano che l' energia può essere "presa in prestito" dal vuoto per un tempo molto breve grazie all'esistenza di fluttuazioni . L'orizzonte degli eventi di un buco nero genera continuamente coppie particella - antiparticella la cui massa totale è correlata all'energia della fluttuazione dalla relazione massa-energia . Il tipo di particella generata è quindi funzione dell'energia presa in prestito.
In generale, la coppia particella-antiparticella viene immediatamente annientata, a meno che un fenomeno fisico non renda possibile separare una delle particelle create dalla sua antiparticella in un tempo inferiore alla vita tipica della coppia. Sull'orizzonte degli eventi di un buco nero, le forze di marea sono così intense da poter spingere la particella lontano dalla sua antiparticella prima che si annichiliscano. Una delle particelle della coppia può quindi essere assorbita dal buco nero senza che l'altra sia. In questo caso, l'energia presa in prestito non verrà "restituita" al vuoto, che non rispetta il principio di conservazione dell'energia . Per rimediare a questo, il buco nero deve emettere energia: questo è il principio di base della radiazione di Hawking , che fa evaporare i buchi neri .
Paradosso dell'informazione
L'entanglement della particella emessa dal buco nero con la radiazione di Hawking composta da più particelle - fotoni - provenienti dalla particella assorbita porta ad un paradosso : la particella assorbita era già entanglement con l'altra particella della coppia durante la creazione per fluttuazione il vuoto. Questo crea un sistema in cui una particella è intrappolata con molte altre allo stesso tempo. Ciò contraddice il principio di "monogamia" di entanglement, che afferma che una particella non può essere completamente intrecciata con due particelle contemporaneamente. Per evitare questo paradosso informativo, occorre rompere l'intreccio tra la particella assorbita dal buco nero e quella che ne è sfuggita, liberando così una notevole quantità di energia. “È un processo intenso, come rompere i legami tra le molecole, e rilascia energia ... L'orizzonte degli eventi sarebbe letteralmente un anello di fuoco che brucia chiunque vi cada. " Quindi intorno a un buco nero, ci si aspetta che esista una zona di densità di energia a causa di un'enorme quantità di rottura dell'entanglement quantistico.
Il paradosso dell'informazione spinge Susskind a stabilire la complementarità dei buchi neri. Tuttavia, questa congettura è così sottile che non esiste un'equazione quantistica per descrivere questo fenomeno. Fu mentre cercavano di trovarne uno che Ahmed Almheiri , Donald Marolf (it) , Joseph Polchinski e James Sully stabilirono il loro concetto di muro di fuoco. Tuttavia, l'idea che una particella che cade in un buco nero subisca condizioni estreme legate al processo di evaporazione del buco nero non è nuova ed è stata introdotta prima dell'attuale discussione.
Note e riferimenti
- (en) Zeeya Merali, " Astrofisica: fuoco nel buco! " , Natura ,3 aprile 2013( leggi online )
- (in) L. Susskind, L. and J. Thorlacius Uglum, " The Horizon and Stretched Black Hole Complementarity " , arXiv ,28 giugno 1993( leggi online )
- (in) Ahmed Almheiri Donald Marolf, Joseph Polchinski e James Sully, " Black Holes: Complementarity gold Firewalls? » , ArXiv ,13 aprile 2013( leggi online )
- (in) Leonard Susskind, " Singularities, Firewalls, and Complementarity " , arXiv ,16 agosto 2012( leggi online )Stanford Institute for Theoretical Physics e Dipartimento di Fisica, Stanford University Stanford
- (in) Matt Strassler, " Black Hole Informazioni Paradox: An Introduction " (accessibile il 1 ° maggio 2014 )
- A. Aste, D. Trautmann, "Caduta radiale di una particella di prova su un buco nero in evaporazione", Can. J. Phys. 83 (2005) 1001-1006, DOI: 10.1139 / p. 05-058 , https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0509007.pdf