Le stringhe e i buchi neri
A pag. 322 del testo di Leonard Susskind, La guerra dei buchi neri, Adelphi Edizioni, é riportato il seguente fenomeno fisico:
Due stringhe fondamentali, con le estremità sull'orizzonte di un buco nero e la parte rimanente delle stess al di là dello stesso, possono intersecarsi e quando ciò avviene nel 10 % dei casi si crea una glueball che si libera nello spazio. Ciò fa salvo il Principio di Conservazione dell'Informazione.
La definizione di buco nero impone che ogni particella (massa-energia) che varca il suo orizzonte viene inesorabilmente attirarta nel suo interno. Ora si pone il ragionevole dubbio: come fa una parte di una stringa fondamentale a sfuggire all'attrazione interna ed a sorgere al di là dell'orizzonte? Per accadere ciò ovviamante deve avere una velocità tale da sfuggire all'attrazione interna. Cioé una velocità di fuga tale che le permette di varcare l'orizzonte. Come avviene ciò? Può una stringa avere velocità diverse per ogni suo singolo componente? Un grazie di cuore allo studioso che dedicherà una parte del suo prezioso tempo per redigere una risposta che fugherà, in maniera esaustiva, tutti i miei dubbi.
29 luglio 2010
L'orizzonte di un buco nero è una superficie ideale, per esempio una sfera, che circonda il “centro” del buco nero e spezza in due lo spazio.
Una particella che si trova al suo interno non può fuoriuscire, qualsiasi sia la sua velocità (che, naturalmente, è comunque inferiore alla velocità della luce).
Viceversa una particella che si trova all'esterno, se è dotata di una velocità radiale sufficientemente elevata, può sfuggire all'attrazione gravitazionale esercitata dal buco nero ed arrivare all'infinito.
È proprio questa differenza di comportamento che definisce l'orizzonte.
Immaginiamo per esempio che una particella, che si trova sull'orizzonte, decada in due altre, ad esempio un pione neutro può decadere in due fotoni. Se i due fotoni hanno direzioni radiali opposte, uno cadrà nel buco nero ma l'altro, muovendosi verso l'esterno con la velocità della luce, riuscirà a sfuggire all'attrazione gravitazionale e arriverà all'infinito.
Si possono immaginare tantissimi fenomeni come questo, in cui le leggi della fisica non sono per nulla violate.
A qualcosa di simile è dovuta per esempio la radiazione di Hawking. Le stringhe non differiscono in questo dalla particelle. Una particella può essere infatti vista come una stringa elementare.
Il ragionamento di Susskind è basato su un fenomeno più complesso del decadimento elementare di cui sopra, ma la sua consistenza, che è quanto preoccupa l'estensore della domanda, si basa su un argomento (evidentemente sottinteso nel libro) dello stesso tipo.
Una particella che si trova al suo interno non può fuoriuscire, qualsiasi sia la sua velocità (che, naturalmente, è comunque inferiore alla velocità della luce).
Viceversa una particella che si trova all'esterno, se è dotata di una velocità radiale sufficientemente elevata, può sfuggire all'attrazione gravitazionale esercitata dal buco nero ed arrivare all'infinito.
È proprio questa differenza di comportamento che definisce l'orizzonte.
Immaginiamo per esempio che una particella, che si trova sull'orizzonte, decada in due altre, ad esempio un pione neutro può decadere in due fotoni. Se i due fotoni hanno direzioni radiali opposte, uno cadrà nel buco nero ma l'altro, muovendosi verso l'esterno con la velocità della luce, riuscirà a sfuggire all'attrazione gravitazionale e arriverà all'infinito.
Si possono immaginare tantissimi fenomeni come questo, in cui le leggi della fisica non sono per nulla violate.
A qualcosa di simile è dovuta per esempio la radiazione di Hawking. Le stringhe non differiscono in questo dalla particelle. Una particella può essere infatti vista come una stringa elementare.
Il ragionamento di Susskind è basato su un fenomeno più complesso del decadimento elementare di cui sopra, ma la sua consistenza, che è quanto preoccupa l'estensore della domanda, si basa su un argomento (evidentemente sottinteso nel libro) dello stesso tipo.
Loriano Bonora
Settore di Teoria delle Particelle Elementari, SISSA, Trieste
