Gli scienziati hanno rivelato nuove intuizioni sul comportamento dei buchi neri con una ricerca che dimostra come è possibile simulare un fenomeno chiamato backreaction.

Il team dell'Università di Nottingham ha utilizzato la simulazione di un buco nero, coinvolgendo un serbatoio d'acqua appositamente progettato, per quest'ultima ricerca pubblicata su Lettere di revisione fisica . Questo studio è il primo a dimostrare che l'evoluzione dei buchi neri risultante dai campi che li circondano può essere simulata in un esperimento di laboratorio.

I ricercatori hanno utilizzato un simulatore di serbatoio d'acqua costituito da un vortice drenante, come quello che si forma quando si stacca la spina nella vasca da bagno. Questo imita un buco nero poiché un'onda che si avvicina troppo allo scarico viene trascinata nel foro del tappo, incapace di fuggire. Sistemi come questi sono diventati sempre più popolari negli ultimi dieci anni come mezzo per testare i fenomeni gravitazionali in un ambiente di laboratorio controllato. In particolare, La radiazione di Hawking è stata osservata in un esperimento di buco nero analogico che coinvolge l'ottica quantistica.

Usando questa tecnica i ricercatori hanno mostrato per la prima volta che quando le onde vengono inviate in un buco nero analogico, le proprietà del buco nero stesso possono cambiare in modo significativo. Il meccanismo alla base di questo effetto nel loro particolare esperimento ha una spiegazione straordinariamente semplice. Quando le onde si avvicinano allo scarico, spingono effettivamente più acqua nel foro del tappo facendo diminuire la quantità totale di acqua contenuta nel serbatoio. Ciò si traduce in una variazione dell'altezza dell'acqua, che nella simulazione corrisponde ad un cambiamento nelle proprietà del buco nero.

Autore principale, Il ricercatore post-dottorato Dr. Sam Patrick della School of Mathematical Sciences dell'Università di Nottingham spiega:"Per molto tempo, non era chiaro se la reazione inversa avrebbe portato a cambiamenti misurabili nei sistemi analogici in cui è guidato il flusso del fluido, Per esempio, utilizzando una pompa dell'acqua. Abbiamo dimostrato che i buchi neri analogici, come le loro controparti gravitazionali, sono intrinsecamente sistemi che reagiscono all'indietro. Abbiamo mostrato che le onde che si muovono in una vasca drenante spingono l'acqua nel foro del tappo, modificando significativamente la velocità di drenaggio e di conseguenza modificando l'effettiva attrazione gravitazionale del buco nero analogico.

Ciò che è stato davvero sorprendente per noi è che la reazione di ritorno è abbastanza grande da far scendere l'altezza dell'acqua attraverso l'intero sistema così tanto da poterla vedere a occhio! Questo è stato davvero inaspettato. Il nostro studio apre la strada a sondare sperimentalmente le interazioni tra le onde e lo spaziotempo in cui si muovono. Per esempio, questo tipo di interazione sarà cruciale per studiare l'evaporazione dei buchi neri in laboratorio".

La ricerca sui buchi neri presso l'Università di Nottingham ha recentemente ricevuto un finanziamento di 4,3 milioni di sterline per un progetto triennale che mira a fornire ulteriori informazioni sulla fisica dell'universo primordiale e sui buchi neri.

Il team di ricerca utilizzerà simulatori quantistici per imitare le condizioni estreme dell'universo primordiale e dei buchi neri. Il team di Nottingham utilizzerà un nuovo laboratorio statale per creare un nuovo sistema optomeccanico ibrido superfluido per imitare i processi quantistici dei buchi neri in laboratorio.