{"id":19824,"date":"2016-05-26T00:00:00","date_gmt":"2016-05-25T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/imagazine.it\/?p=19824"},"modified":"2016-05-26T00:00:00","modified_gmt":"2016-05-25T23:00:00","slug":"il-buco-nero-ha-due-o-tre-dimensioni","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/imagazine.it\/home_desk\/il-buco-nero-ha-due-o-tre-dimensioni\/","title":{"rendered":"Il buco nero ha due o tre dimensioni?"},"content":{"rendered":"

\tDi principio niente che entri in un buco nero pu\u00f2 uscire dal buco nero. Ci\u00f2 complica notevolmente lo studio di questi corpi misteriosi sui quali, a partire dal 1916, anno in cui sono stati ipotizzati come conseguenza diretta della Teoria della Relativit\u00e0 <\/em>di Einstein, generazioni di fisici hanno dibattuto. C\u2019\u00e8 per\u00f2 un certo accordo nella comunit\u00e0 scientifica sul fatto che essi possiedano un\u2019entropia, perch\u00e9 altrimenti la loro esistenza violerebbe la seconda legge della termodinamica. In particolare Jacob Bekenstein<\/strong> e Stephen Hawking<\/strong> hanno suggerito che l\u2019entropia – che in maniera molto generale possiamo considerare come una misura del disordine interno di un sistema fisico – del buco nero sia proporzionale alla sua area, e non al suo volume come sarebbe intuitivo supporre. Da questa considerazione ha origine anche l\u2019ipotesi \u201colografica\u201d dei buchi neri, che (descrivendola molto grossolanamente) suggerisce che ci\u00f2 che ci appare tridimensionale potrebbe essere in realt\u00e0 un\u2019immagine proiettata su un lontano orizzonte cosmico a due dimensioni, proprio come un ologramma che pur essendo un\u2019immagine bidimensionale ci appare tridimensionale.<\/p>\n

\tPoich\u00e9 non possiamo guardare dentro l\u2019orizzonte degli eventi (il limite esterno del buco nero), i microstati interni che definiscono l\u2019entropia sono inaccessibili, e dunque com\u2019\u00e8 possibile calcolare questa misura? L\u2019approccio teorico di Hawking e Bekenstein \u00e8 semiclassico (una sorta di ibrido fra fisica classica e meccanica quantistica) e introduce la possibilit\u00e0 (o la necessit\u00e0) di adottare un approccio di\u00a0quantum gravity<\/em>\u00a0in questi studi, in modo da poter ottenere una comprensione pi\u00f9 fondamentale della fisica dei buchi neri.<\/p>\n

\tLa lunghezza di Planck \u00e8 la dimensione (piccolissima) alla quale lo spazio-tempo smette di essere continuo come lo vediamo noi, e assume una grana discreta, fatta di quanti, gli \u2018atomi\u2019 dello spazio-tempo. l\u2019Universo a questa dimensione \u00e8 descritto dalla meccanica quantistica. La quantum gravity<\/em> \u00e8 l\u2019ambito che studia la gravit\u00e0 nel quadro di riferimento della meccanica quantistica: questa forza \u00e8 infatti un fenomeno molto ben descritto nell\u2019ambito della Fisica Classica, ma non \u00e8 ancora del tutto chiaro come si comporti alla scala di Planck.<\/p>\n<\/p>\n

\tDaniele Pranzetti<\/strong> e colleghi in un nuovo lavoro pubblicato su Physical Review Letters propongono un risultato importante che nasce dall\u2019applicazione di un formalismo di seconda quantizzazione della Loop Quantum Gravity<\/em> (LQG). La LQG \u00e8 un approccio teorico al problema della quantum gravity<\/em>, e la Group Field Theory \u00e8 il \u201clinguaggio\u201d con cui la teoria viene applicata in questo lavoro.<\/p>\n

\t\u201cL\u2019idea sulla quale ci siamo basati \u00e8 che le geometrie classiche omogenee emergano da uno stato condensato dei quanti di spazio introdotti in LQG per descrivere geometrie quantistiche \u201d spiega Pranzetti. \u201cIn questo modo abbiamo ottenuto una descrizione degli stati quantistici del buco nero, in grado anche di spiegare la fisica \u201ccontinua\u201d, ovvero quella dello spazio tempo a noi familiare\u201d.
\t\u00a0
\tCondensati, fluidi quantistici e l\u2019universo come ologramma<\/strong><\/em>
\tUn \u201ccondensato\u201d \u00e8 una collezione di \u2018atomi\u2019, in questo caso si tratta di quanti di spazio, che hanno tutti le stesse propriet\u00e0, e quindi pur essendo tantissimi, \u00e8 possibile tuttavia descrivere il loro comportamento collettivo in maniera semplice, facendo riferimento alle propriet\u00e0 microscopiche di una sola particella. Ecco che allora appare pi\u00f9 chiara l\u2019analogia con la termodinamica classica: come alla nostra scala i liquidi, pur composti da un numero enorme di atomi, ci appaiono come materiali continui, allo stesso modo nello scenario della quantum gravity<\/em> dagli atomi costituenti fondamentali dello spazio emerge una sorta di fluido, ossia lo spazio-tempo continuo. Una geometria continua e omogenea (come quella di un buco nero a simmetria sferica) pu\u00f2, come suggeriscono Pranzetti e colleghi, essere descritta come un condensato, il che rende pi\u00f9 maneggevole il calcolo matematico sottostante, pur tenendo conto di un numero a priori infinito di gradi di libert\u00e0.<\/p>\n

\t\u201cAbbiamo cos\u00ec potuto usare un modello pi\u00f9 completo e ricco di quanto sia stato fatto in passato nell'ambito della LQG, ottenendo un risultato molto pi\u00f9 realistico e robusto\u201d, continua Pranzetti. \u201cQuesto permette di risolvere delle ambiguit\u00e0 che affliggevano i risultati precedenti, dovute al confronto di questi modelli semplificati con i risultati dell'analisi semi-classica, come quella fatta da Hawking e Bekenstein\u201d.\u00a0 Un altro aspetto importante del lavoro di Pranzetti e colleghi \u00e8 che propone un meccanismo concreto in supporto all\u2019ipotesi olografica, secondo cui la tridimensionalit\u00e0 del buco nero potrebbe essere solo apparente: tutta la sua informazione potrebbe essere in realt\u00e0 contenuta su una superficie bidimensionale, senza\u00a0 bisogno di dover investigare la loro struttura interna \u00a0(da qui il legame fra l\u2019entropia e l\u2019area del buco nero e non il volume).<\/p>\n

\tGli altri due autori dello studio sono\u00a0 Daniele Oriti<\/strong>, del Max Plank Instiutute for Gravitaional Physics di Potsdam in Germania, e Lorenzo Sindoni<\/strong>, ex ricercatore della SISSA, ora anche lui al Max Planck di Potsdam.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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