Buchi neri e Universi Neonati by Stephen Hawking

autore:Stephen Hawking [Hawking, Stephen]
La lingua: ita
Format: epub, mobi
pubblicato: 2012-04-29T10:50:13+00:00

Se la materia che collassa a formare un buco nero ha una carica elettrica netta, il buco nero risultante avrà la stessa carica. Ciò significa che il buco nero tenderà ad attrarre quei membri delle coppie virtuali particella-antiparticella che hanno carica di segno opposto alla sua e a re-spingere quelle che hanno la sua stessa carica. Il buco nero emetterà perciò di preferenza particelle con carica del suo stesso segno, e in tal modo perderà rapidamente la sua carica. Similmente, se la materia che collassa ha un momento angolare netto, il buco nero che ne risulta ruoterà, ed emetterà di preferenza particelle dotate del suo momento angolare.

La ragione per cui un buco nero «ricorda» la carica elettrica, il momento angolare e la massa della materia collassata, mentre «dimentica» ogni altro particolare è che queste tre quantità sono accoppiate a campi a grande raggio: nel caso della carica il campo elettromagnetico e nel caso del momento angolare e della massa il campo gravitazionale.

Esperimenti eseguiti da Robert H. Dicke della Princeton University e da Vladimir Braginskij dell’Università di Stato di Mosca hanno indicato che non esiste alcun campo a grande raggio associato alla proprietà quantistica nota come numero barionico. (I barioni sono la classe di particelle che comprende il protone e il neutrone.) Perciò un buco nero formato dal collasso di una collezione di barioni dimentichereb-be il suo numero barionico e irraggerebbe quantità uguali di barioni e di antibarioni. Perciò il buco nero, sparendo, viole-rebbe una delle leggi predilette della fisica delle particelle, la legge della conservazione dei barioni.

Benché l’ipotesi di Bekenstein che i buchi neri abbiano un’entropia finita richieda per essere coerente che i buchi neri abbiano un’irradiazione termica, sembra dapprima del tutto miracoloso che i dettagliati calcoli quantomeccanici della creazione di particelle debbano dare origine a un’emissione con uno spettro termico. La spiegazione di questo fatto è che le particelle emesse evadono per effetto tunnel dal buco nero, provenendo da una regione della quale un osservatore esterno non conosce altro che la massa, il momento angolare e la carica elettrica. Ciò significa che tutte le combinazioni o configurazioni delle particelle emesse che hanno la stessa energia, lo stesso momento angolare e la stessa carica elettrica sono egualmente probabili. Il buco nero potrebbe in effetti emettere un televisore o una collezione delle opere di Proust in dieci volumi rilegati in pelle, ma il numero di configurazioni di particelle corrispondenti a queste bizzarre possibilità è così piccolo da risultare trascurabile. Il numero di gran lunga maggiore di configurazioni corrisponde a un’emissione con uno spettro quasi termico.

L’emissione dei buchi neri presenta un ulteriore grado di incertezza, o di imprevedibilità, oltre all’indeterminazione normalmente associata alla meccanica quantistica. Nella meccanica classica si possono predire i risultati della misurazione sia della posizione sia della velocità di una particella.

Nella meccanica quantistica il principio di indeterminazione stabilisce che si può predire una sola di queste due misure; l’osservatore può predire il risultato della misurazione della posizione o della velocità, ma non di tutt’e due. Oppure, alternativamente, può predire il risultato della misura di una combinazione di posizione e velocità.

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