Nicholas Warner vuole capire come si comporta la materia alla frontiera più estrema dell'universo. Ammonitore, professore di fisica, astronomia e matematica alla USC Dornsife, ha recentemente ricevuto una prestigiosa sovvenzione dal Consiglio europeo della ricerca per studiare un problema rivelato per la prima volta da Stephen Hawking:il paradosso dell'informazione del buco nero.

Allora, qual è esattamente questo paradosso?

I buchi neri sono definiti dai loro immensi campi gravitazionali, campi abbastanza potenti da intrappolare luce e materia. Questa materia porta informazioni, come la sua composizione, massa e posizione. Poiché i buchi neri collassano su se stessi, tutto diventa così compresso che crolla anche la moderna comprensione della fisica.

"Il modo più semplice per descriverlo, "dice Warner, "è che una delle proprietà dei buchi neri è che una volta che la roba è al loro interno, sono privi di caratteristiche dall'esterno. Quindi quando fai un buco nero, hai sostanzialmente cancellato dall'esterno qualsiasi informazione su come l'hai realizzata."

Secondo le attuali leggi della fisica, queste informazioni devono essere sempre conservate, anche quando sono intrappolati in questi buchi neri. Negli anni '80, Stephen Hawking ha realizzato, però, perché i buchi neri hanno una temperatura, devono evaporare nel tempo attraverso un processo noto come radiazione di Hawking. Questo processo distruggerebbe le informazioni conservate dal buco nero. Questa discrepanza è chiamata il paradosso dell'informazione del buco nero.

Warner paragona il problema alla scienza forense, cercando di ricostruire una scena del crimine da schizzi di sangue e impronte digitali. La formazione e l'evaporazione di un buco nero cancella tutto dalla scena del crimine, ma questo è proibito dalla meccanica quantistica. Questo problema esiste da circa 40 anni, e Warner ha iniziato a lavorarci nel 2007:usa la teoria delle stringhe per scoprire la struttura quantistica nascosta dei buchi neri.

Fermati all'orizzonte

Ora, la nuova sovvenzione quinquennale ERC Advanced consentirà a Warner di lavorare presso l'Institut de Physique Théorique vicino a Parigi, sconcertante sulla struttura quantistica dei buchi neri e il recupero delle informazioni. A partire da gennaio 2019, passerà tre dei prossimi cinque anni in Francia, con gli altri anni alla USC Dornsife.

Warner riconosce quanto USC abbia sostenuto il suo lavoro, sia in California che in Europa. "Considero il fatto che posso andare a fare questa cosa come un'altra manifestazione del forte sostegno che mi hanno dato, " lui dice.

L'obiettivo del suo progetto è quello di esplorare le geometrie dei microstati, che sono identici ai buchi neri nelle loro proprietà, tranne che le geometrie dei microstati non hanno un orizzonte (il confine al quale la luce non può più sfuggire agli effetti gravitazionali del buco nero). Anziché, le geometrie dei microstati utilizzano la teoria delle stringhe e la teoria dei campi e fermano l'inevitabile collasso del buco nero all'orizzonte, conservare le informazioni immagazzinate nel buco nero. Warner intende studiare come la materia intrappolata e la radiazione si trasformano in geometrie di microstati e vengono riemesse dalla superficie del buco nero.

Altri fisici stanno lavorando su diverse parti del paradosso dell'informazione del buco nero, utilizzando approcci diversi. Warner dice che sembra un po' come la vecchia parabola dei ciechi e dell'elefante. Nella storia, sei ciechi stanno accanto a un elefante, cercando di discernere ciò che stanno toccando. Uno tocca il lato e dice che è un muro; un altro tocca il tronco dell'animale e dice che è una gamba.

"Ognuno ha un pezzo della cosa, ed estrapolano in base a ciò che possono rilevare e analizzare, " dice Warner. Non è diverso dai vari approcci per risolvere il paradosso dell'informazione del buco nero. "Le altre persone che ci lavorano sono davvero intelligenti, ma penso che abbiamo una grossa fetta del puzzle nel nostro approccio, " lui dice.

Hawking:amico e mentore

falco, il famoso fisico teorico, è stato relatore di tesi di Warner all'Università di Cambridge, dove Warner ha conseguito il dottorato di ricerca. in fisica e matematica nel 1982. I due uomini rimasero in contatto nel corso degli anni, e Warner è stata una delle 500 persone che hanno partecipato al funerale di Hawking il 31 marzo. È stato anche invitato al memoriale pubblico e alla sepoltura il 15 giugno nell'Abbazia di Westminster, dove Hawking sarà sepolto accanto a Isaac Newton e Charles Darwin.

Mentre si guardava intorno nella stanza durante il funerale, Warner ha avuto una realizzazione. "Fondamentalmente ogni scienziato sta in qualche modo lavorando su questo particolare problema, in una forma o nell'altra, che Stephen ha messo lì nel 1980.

"È profondamente impegnativo, " dice Warner. "Penso che sia la sua più grande eredità, che ha scoperto questo problema e stiamo ancora cercando di capirlo."