Un gruppo di ricerca guidato da fisici dell’Università della California, Berkeley, ha proposto un nuovo modo di comprendere i buchi neri che potrebbe ridefinire l’energia. Il lavoro del team, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, offre un nuovo modo di comprendere come l'energia si perde nei buchi neri e potrebbe portare a una migliore comprensione della gravità quantistica.

I buchi neri sono regioni dello spazio-tempo in cui la gravità è così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. Sono spesso descritti come aventi una singolarità, un punto di densità infinita e volume zero. Le leggi della fisica crollano in corrispondenza di una singolarità e non è chiaro come conciliare questo con le leggi della meccanica quantistica.

Una delle sfide più importanti della fisica è sviluppare una teoria della gravità quantistica in grado di descrivere il comportamento della materia e dell’energia in prossimità di un buco nero. Un approccio popolare è quello di utilizzare la teoria delle stringhe, che è un quadro teorico che tenta di unificare le leggi della fisica descrivendo tutto in termini di corde vibranti.

La teoria delle stringhe prevede che i buchi neri abbiano una quantità finita di entropia, che è una misura del disordine in un sistema. Tuttavia, è stato difficile calcolare il valore esatto dell’entropia di un buco nero.

Nel nuovo studio, il team di Berkeley ha utilizzato una tecnica chiamata corrispondenza AdS/CFT per calcolare l’entropia di un buco nero. La corrispondenza AdS/CFT è un trucco matematico che mette in relazione la fisica di una teoria quantistica dei campi fortemente accoppiata con la fisica di uno spazio-tempo anti-de Sitter (AdS) di dimensione superiore.

Utilizzando la corrispondenza AdS/CFT, il team è stato in grado di calcolare l’entropia di un buco nero in termini di numero di gradi di libertà nella teoria del campo. Ciò ha permesso loro di dimostrare che l’entropia di un buco nero è proporzionale all’area del suo orizzonte, che è il confine oltre il quale nulla può sfuggire.

Questo risultato è significativo perché fornisce un nuovo modo di comprendere come l’energia si perde in un buco nero. L'entropia di un buco nero è una misura del numero di modi in cui l'energia nel buco nero può essere distribuita. Il fatto che l’entropia di un buco nero sia proporzionale all’area del suo orizzonte suggerisce che l’energia in un buco nero sia distribuita su tutto l’orizzonte, anziché essere concentrata in una singolarità.

Questo nuovo modo di comprendere i buchi neri potrebbe portare a una migliore comprensione della gravità quantistica. Studiando l’entropia dei buchi neri, i fisici potrebbero essere in grado di imparare di più sulla natura dello spazio-tempo e sul comportamento della materia e dell’energia in prossimità di un buco nero.