E’ancora presto avere una risposta definitiva alle domande sulla radiazione di Hawking, ma il lavoro di Jeff Steinhauer, pubblicato nel giorno di ferragosto su Nature Physics, promette nuovi approfondimenti nello studio dei buchi neri. Da oltre 40 anni Stephen Hawking, celebre cosmologo britannico, sostiene che i buchi neri non sono così bui anzi, secondo il cosmologo sarebbero capaci di produrre una radiazione.

Jeff Steinhauer, un fisico sperimentale presso l’Istituto Technion-Israel of Technology di Haifa, dopo un lungo lavoro di sette anni è riuscito a creare un buco nero acustico da cui è venuta fuori la tanto attesa radiazione. Il problema principale per avere una conferma delle ipotesi di Hawking risiede nell’osservazione di questo fenomeno in un buco nero “reale”.

Come ha sostenuto, a noi di Tra Scienza & Coscienza, il fisico teorico dell’Università del Maryland Ted Jacobson: “L’esperimento di Steinhauer è stato un tour de force. Probabilmente ha fatto rilevare la firma quantistica della radiazione, ma per avere una certezza deve essere fatto più di così.

Tenete a mente il sistema nel suo laboratorio, il fluido atomico quantistico è solamente analogo a un buco nero. Questo non ci dice nulla direttamente sui buchi neri astrofisici, tuttavia presta un supporto di osservazione per quello che era in precedenza un costrutto puramente teorico”.

Il lavoro del fisico è durato oltre sette anni e infatti importante riconoscere il suo lavoro: “ Steinhauer ha fatto un grande passo – ci ha detto lo scienziato- presto mi aspetto altri ricercatori che cercheranno di duplicare, e andare al di là, di ciò che ha fatto”.

A spiegare la differenza tra un buco nero astrofisico e quello acustico creato in un laboratorio ci ha pensato per noi Daniele Faccio, fisico dell’Institute of Photonics and Quantum Sciences della Heriot-Watt University: “Nell’esperimento di Steinhauer la gravità non gioca alcun ruolo. Inoltre, nei veri buchi neri non si ha accesso alla zona interna all’orizzonte degli eventi mentre negli esperimenti di Jeff, sì. Questo dettaglio è fondamentale, dato che è proprio la totale inaccessibilita’ della zona interna dei buchi neri astrofisici che rende questi oggetti così interessanti, importanti e difficili da riconciliare con la meccanica quantistica. In particolare, porta come consequenza un problema chiamato “information loss”, perdita dell’informazione, che è in netta contraddizione con la meccanica quantistica. Ed è su questo punto che molti ricercatori stanno lavorando, dato che nella sua risoluzione ci potrebbero essere gli indizi per questa nuova teoria spiegata precedentemente. Purtroppo, tutta questa ricchezza nella fisica manca negli esperimenti che facciamo in laboratorio (proprio perche’ l’orizzonte che si crea non è un orizzonte “assoluto” e possiamo vedere al suo interno)”.

Anche Jacobson ha in un certo senso frenato gli entusiasmi sulle rilevazioni dato che: “Tali differenze sono importanti quando si tratta di questioni fastidiose di gravità quantistica e sulle informazioni paradosso buco nero”

Il legame tra fisica teorica e sperimentale è sempre molto stretto: “La teoria di Hawking e’ uno dei pilastri su cui si fondano le ricerche per una nuova teoria che possa legare il mondo quantistico con quello gravitazionale, i.e. si sta cercando una nuova teoria che fonde la meccanica quantistica con le equazioni di Einstein. Questa teoria dovrà anche spiegare l’esistenza della radiazione di Hawking, che quindi viene utilizzata come una delle prove o test per queste nuove teorie”.

Proprio come nel 1970 sembra che la nuova rivoluzione nello studio dei buchi neri debba venire proprio da un’università israeliana: 40 anni fa, infatti, Hawking venne ispirato da Jacob Bekenstein della Hebrew University di Gerusalemme.

Il futuro dello studio dei buchi neri è comunque roseo, l’esperimento ha potenzialmente dimostrato l’entanglement tra la particella che sfugge dall’orizzonte degli eventi e quella entrata nel buco nero .

Sicuramente come ci ha ricordato Daniele Faccio ci sarà bisogno di ulteriori sviluppi teorici: “Credo che sarà la teoria a guidarci nella direzione giusta, accompagnata forse da esperimenti nuovi che stanno andando avanti, studiando il comportamento di sistemi quantistici in presenza di gravità e/o accelerazione. Si guarda soprattutto a questi ultimi nella speranza di trovare indizi di comportamenti strani o inattesi che possano quindi guidarci nella ricerca di nuovi modelli piu’ completi di quelli attuali”.

Le prove finali però non possono non venire dallo spazio, Jacobson ci è sembrato certo: “Anche se si è tentati di sperare che gli analoghi possono aiutare a risolvere il puzzle sui buchi neri quantistici nello spazio, non credo che in realtà sia il caso fare questi paragoni”.

Come spesso accade nei problemi di cosmologia e astrofisica attuale, la parola fine su questa vicenda è sempre più vicina, ma contemporaneamente un pochino più lontana.

Gianluigi Marsibilio