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29.03.2021 - 07:480

Scienziati creano un piccolo buco nero in laboratorio

Un team di fisici israeliani ha ricreato un buco nero artificiale per confermare una teoria di Stephen Hawking

I buchi neri sono corpi celesti con un campo gravitazionale così intenso da non lasciare sfuggire né la materia, né la radiazione elettromagnetica, quindi nulla può uscire dal suo interno, nemmeno la luce. Nel tentativo di scoprire qualcosa di più su questi misteriosi oggetti dell’universo, un team di scienziati del Technion-Israel Institute of Technology ha ricreato in laboratorio un mini buco nero, riuscendo a confermare una delle teorie più importanti proposte oltre 40 anni fa dal grande astrofisico Stephen Hawking. Lo studio è stato pubblicato su Nature Physics.

Secondo le previsioni di Hawking, i buchi neri non solo intrappolano la materia, ma sono anche in grado di emettere una radiazione termica causata da particolari effetti quantistici, in un fenomeno che viene definito radiazione di Hawking. Nello specifico, sebbene nulla possa sfuggire all’orizzonte degli eventi, cioè il confine dei buchi neri, questi possono comunque emettere spontaneamente una debole radiazione grazie alle cosiddette particelle virtuali. Nelle immediate vicinanze dell’orizzonte degli eventi, infatti, le fluttuazioni quantistiche del vuoto originano la comparsa di coppie particella-antiparticella. Una particella cade nel buco nero, mentre l’altra riesce a sfuggire nello spazio. Il flusso di queste particelle è chiamato radiazione statica di Hawking, che è comunque quasi impossibile da rilevare.

Per verificare tale fenomeno gli scienziati hanno raffreddato 8000 atomi di rubidio quasi alla temperatura dello zero assoluto, tenendoli insieme con un raggio laser. Hanno così determinato un raro stato della materia noto come condensato di Bose-Einstein (BEC), in cui gli atomi formano una specie di superatomo e si comportano  come un singolo, grande oggetto quantistico. Invece della radiazione luminosa, però, i ricercatori si sono serviti di quella sonora e delle onde acustiche provenienti dal materiale. Usando quindi un secondo raggio laser, hanno creato un flusso di energia potenziale che ha fatto fluire il BEC. Hanno così formato un orizzonte degli eventi del buco nero sonoro al confine tra l’area in cui metà del gas scorreva più rapidamente della velocità del suono e l'altra che scorreva più lentamente.

Gli atomi di rubidio, spiegano i fisici, fluiscono più rapidamente della velocità del suono, e pertanto le onde sonore non possono raggiungere l’orizzonte degli eventi e sfuggire al buco nero. Al di fuori dell’orizzonte, invece, il gas scorre più lentamente, e quindi le onde sonore possono muoversi liberamente. “Il rubidio scorre veloce, più veloce della velocità del suono, e questo significa che il suono non può andare controcorrente. È come cercare di nuotare contro una corrente più veloce di quanto tu possa nuotare. È proprio come essere in un buco nero, una volta dentro, è impossibile raggiungere l’orizzonte”, ha affermato Jeff Steinhauer, co-autore della ricerca.

In definitiva, una volta individuate le coppie di fononi (le quasiparticelle del suono, come i fotoni della luce), dopo ben 97mila tentativi in quattro mesi di esperimenti, i ricercatori sono riusciti a provare che la radiazione di Hawking è rimasta costante nel tempo. “Abbiamo dimostrato che la radiazione di Hawking è stazionaria, il che significa che non è cambiata con il tempo, che è esattamente ciò che aveva previsto Hawking”, ha dichiarato Steinhauer.


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