Un gruppo di ricerca dell'Università di Osaka, La Nihon University e la Chuo University hanno proposto un nuovo quadro teorico il cui esperimento potrebbe essere eseguito in laboratorio per comprendere meglio la fisica dei buchi neri. Questo progetto può far luce sulle leggi fondamentali che governano il cosmo su scale sia inimmaginabilmente piccole che enormemente grandi.

Recentemente, il mondo è rimasto paralizzato quando le prime immagini in assoluto di un buco nero sono state rilasciate dall'Event Horizon Telescope. O, per essere più precisi, le immagini hanno mostrato il cerchio luminoso, chiamato un anello di Einstein, creato dalla luce che è appena sfuggita alla presa dell'immensa gravità del buco nero. Questo anello di luce era dovuto al fatto che, secondo la teoria della relatività generale, il tessuto dello spaziotempo stesso diventa così contorto dalla massa del buco nero che si comporta come un'enorme lente.

Sfortunatamente, la nostra comprensione dei buchi neri rimane incompleta, perché la teoria della relatività generale, utilizzata per descrivere le leggi della natura alla scala delle stelle e delle galassie, non è attualmente compatibile con la meccanica quantistica, la nostra migliore teoria di come l'Universo operi su scale molto piccole. Poiché i buchi neri, per definizione, avere una massa enorme compressa in uno spazio minuscolo, conciliare queste teorie di grande successo, ma finora contrastanti, è necessario per comprenderle.

Un possibile approccio per risolvere questo enigma è chiamato teoria delle stringhe, che sostiene che tutta la materia è fatta di minuscole corde vibranti. Una versione di questa teoria prevede una corrispondenza tra le leggi della fisica che percepiamo nelle nostre familiari quattro dimensioni (tre dimensioni dello spazio più il tempo) e stringhe in uno spazio con una dimensione extra. Questo è talvolta chiamato "dualità olografica, " perché ricorda una lastra olografica bidimensionale che contiene tutte le informazioni di un oggetto 3-D.

Nella ricerca appena pubblicata, gli autori, Koji Hashimoto (Università di Osaka), Keiju Murata (Nihon University) e Shuniciro Kinoshita (Chuo University) applicano questo concetto per mostrare come la superficie di una sfera, che ha due dimensioni, può essere utilizzato in un esperimento da tavolo per modellare un buco nero in tre dimensioni. In questa configurazione, la luce che emana da una sorgente in un punto della sfera viene misurata in un altro, che dovrebbe mostrare il buco nero se il materiale sferico consente l'olografia.

"L'immagine olografica di un buco nero simulato, se osservato da questo esperimento da tavolo, può servire come ingresso al mondo della gravità quantistica", afferma l'autore Hashimoto. I ricercatori hanno anche calcolato il raggio dell'anello di Einstein che sarebbe stato osservato se questa teoria fosse corretta.

"La nostra speranza è che questo progetto mostri la via da seguire verso una migliore comprensione di come il nostro Universo operi veramente a un livello fondamentale, " dice l'autore Keiju Murata.