Come testare la gravità quantistica usando i buchi neri

frankyone · 09-01-12, 22:10

Analizzando le emissioni di radiazione di buchi neri che stanno evaporando sarebbe possibile controllare la validità della teoria della gravità quantistica a loop, la sola che non entri in conflitto con la relatività generale. Una nuova ricerca ha infatti mostrato che essa prevede che i buchi neri primordiali emettano un tipo di radiazione differente e distinguibile da quella prevista da Stephen Hawkìng

E' ben noto che uno dei più grandi problemi della fisica contemporanea è riuscire a conciliare due teorie che hanno dato entrambe ottima prova di sé, sia sul piano teorico che sperimentale, ma che al momento non sembra possibile inserire in un quadro unitario: la teoria della relatività e la meccanica quantistica. Il punto dolente è la quantizzazione della gravità.

In effetti una teoria quantistica della gravità che non avrebbe ripercussioni drammatiche sulla teoria della relatività esiste: si tratta della gravità quantistica a loop (LQG, Loop Quantum Gravity), inizialmente proposta da Abhay Ashtekar e quindi sviluppata da Carlo Rovelli e Lee Smolin. Ma, come tutte le altre teorie della gravità quantistica, anche la LQG è finora rimasta confinata nell'ambito della pura fisica teorica, senza alcuna prospettiva di controllo sperimentale.

Un modello della struttura dello spazio a livello quantistico secondo la LQG. (Cortesia Physics World/Carlo Rovelli)

Ora, in un nuovo studio, un gruppo di ricercatori franco statunitensi ha rilevato che una verifica sperimentale della LQG è possibile. Come illustrano in un articolo pubblicato sulle "Physical Review Letters", i ricercatori hanno infatti scoperto che, quando i buchi neri evaporano, la radiazione che emettono potrebbe rivelare la "firma" della gravità quantistica a loop, distinta e distinguibile dalla radiazione di Hawking che la teoria prevede sia emessa da un buco nero che evapori. I due tipi di radiazione sarebbero cioè caratterizzati da differenze nello spettro dell'energia emessa, in particolare da alcuni notevoli picchi a certi livelli energetici.

Lo studio dell'evaporazione dei buchi neri potrebbe quindi consentire il primo test sperimentale mai tentato per qualsiasi teoria della gravità quantistica. Ovviamente la realizzazione di questo test rappresenta una sfida tutt'altro che indifferente, considerato che allo stato attuale gli scienziati non sono stati ancora in grado di rilevare alcun tipo di tipo di radiazione da un buco nero.

"Per decenni, si è ritenuto che fosse di fatto impossibile sottoporre a controllo la fisica alla scala di Planck", ha commentato Aurélien Barrau, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie del CNRS francese, e primo autore dell'articolo. "Ma oggi sembra che possa entrare nel regno della fisica sperimentale! Questo è molto emozionante, soprattutto nel quadro affascinante della gravità quantistica a loop ".

Nel loro studio, i ricercatori hanno sviluppato sofisticati algoritmi per dimostrare che i buchi neri primordiali dovrebbero rivelare due distinte "firme", quella della gravità quantistica a loop e quella della radiazione di Hawking, laddove i grandi buchi neri più recenti mostrerebbero solo quest'ultima.

Utilizzando simulazioni Monte Carlo, Barrau e colleghi hanno quindi valutato le circostanze in cui dovrebbe essere possibile discriminare le firme previste della gravità quantistica a loop e quelle dovute alla radiazione di Hawking che i buchi neri dovrebbero comunque emettere, che valga o meno la LQG.

Il problema che si pone a questo punto, osservano i ricercatori, è riuscire a identificare l'evaporazione dei buchi neri: "Dobbiamo essere onesti: questa rilevazione sarà difficile. Ma è tutt'altro che impossibile", ha detto Barrau, aggiungendo che, in ogni caso per testare la teoria della gravità quantistica a loop sarebbe possibile anche un'altra strada, quella di un più accurato esame della radiazione cosmica di fondo.

"Attualmente sto lavorando sul lato cosmologico della gravità quantistica a loop. Questo è l'altro modo per cercare di verificare la teoria: in futuro potrebbe essere possibile rilevare impronte specifiche nel fondo cosmico a microonde."

Come testare la gravità quantistica usando i buchi neri - Le Scienze

Mattone · 09-01-12, 22:41

Citazione:

Originalmente inviato da frankyone

..... a microonde."

E pensare che le micronde credevo servissero solo
per scongelare e/o scaldarci il latte...

(Non t'offendere

: la battuta voleva solo nascondere la mia
ignoranza; per impreparazione infatti del tuo articolo ho capito
molto poco...quasi niente.

)

frankyone · 09-01-12, 23:33

Citazione:

Originalmente inviato da Mattone

E pensare che le micronde credevo servissero solo
per scongelare e/o scaldarci il latte...

(Non t'offendere

: la battuta voleva solo nascondere la mia
ignoranza; per impreparazione infatti del tuo articolo ho capito
molto poco...quasi niente.

)

Invece mi offendo tantissimissimo!

Beh comunque allora siamo in due a non aver capito.

indiano jones · 10-01-12, 13:05

Citazione:

Originalmente inviato da frankyone

Beh comunque allora siamo in due a non aver capito.

aggiungi anche me

proviamo a cercare l'articolo nell'edizione originale, e non nella traduzione/versione dei giornalisti di LaRepubblica ?

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09-01-12, 22:10	#1 (permalink)
frankyone mumble mumble Data registrazione: Apr 2009 Messaggi: 7,448 Popolarità: 42949676	Come testare la gravità quantistica usando i buchi neri Analizzando le emissioni di radiazione di buchi neri che stanno evaporando sarebbe possibile controllare la validità della teoria della gravità quantistica a loop, la sola che non entri in conflitto con la relatività generale. Una nuova ricerca ha infatti mostrato che essa prevede che i buchi neri primordiali emettano un tipo di radiazione differente e distinguibile da quella prevista da Stephen Hawkìng E' ben noto che uno dei più grandi problemi della fisica contemporanea è riuscire a conciliare due teorie che hanno dato entrambe ottima prova di sé, sia sul piano teorico che sperimentale, ma che al momento non sembra possibile inserire in un quadro unitario: la teoria della relatività e la meccanica quantistica. Il punto dolente è la quantizzazione della gravità. In effetti una teoria quantistica della gravità che non avrebbe ripercussioni drammatiche sulla teoria della relatività esiste: si tratta della gravità quantistica a loop (LQG, Loop Quantum Gravity), inizialmente proposta da Abhay Ashtekar e quindi sviluppata da Carlo Rovelli e Lee Smolin. Ma, come tutte le altre teorie della gravità quantistica, anche la LQG è finora rimasta confinata nell'ambito della pura fisica teorica, senza alcuna prospettiva di controllo sperimentale. Un modello della struttura dello spazio a livello quantistico secondo la LQG. (Cortesia Physics World/Carlo Rovelli) Ora, in un nuovo studio, un gruppo di ricercatori franco statunitensi ha rilevato che una verifica sperimentale della LQG è possibile. Come illustrano in un articolo pubblicato sulle "Physical Review Letters", i ricercatori hanno infatti scoperto che, quando i buchi neri evaporano, la radiazione che emettono potrebbe rivelare la "firma" della gravità quantistica a loop, distinta e distinguibile dalla radiazione di Hawking che la teoria prevede sia emessa da un buco nero che evapori. I due tipi di radiazione sarebbero cioè caratterizzati da differenze nello spettro dell'energia emessa, in particolare da alcuni notevoli picchi a certi livelli energetici. Lo studio dell'evaporazione dei buchi neri potrebbe quindi consentire il primo test sperimentale mai tentato per qualsiasi teoria della gravità quantistica. Ovviamente la realizzazione di questo test rappresenta una sfida tutt'altro che indifferente, considerato che allo stato attuale gli scienziati non sono stati ancora in grado di rilevare alcun tipo di tipo di radiazione da un buco nero. "Per decenni, si è ritenuto che fosse di fatto impossibile sottoporre a controllo la fisica alla scala di Planck", ha commentato Aurélien Barrau, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie del CNRS francese, e primo autore dell'articolo. "Ma oggi sembra che possa entrare nel regno della fisica sperimentale! Questo è molto emozionante, soprattutto nel quadro affascinante della gravità quantistica a loop ". Nel loro studio, i ricercatori hanno sviluppato sofisticati algoritmi per dimostrare che i buchi neri primordiali dovrebbero rivelare due distinte "firme", quella della gravità quantistica a loop e quella della radiazione di Hawking, laddove i grandi buchi neri più recenti mostrerebbero solo quest'ultima. Utilizzando simulazioni Monte Carlo, Barrau e colleghi hanno quindi valutato le circostanze in cui dovrebbe essere possibile discriminare le firme previste della gravità quantistica a loop e quelle dovute alla radiazione di Hawking che i buchi neri dovrebbero comunque emettere, che valga o meno la LQG. Il problema che si pone a questo punto, osservano i ricercatori, è riuscire a identificare l'evaporazione dei buchi neri: "Dobbiamo essere onesti: questa rilevazione sarà difficile. Ma è tutt'altro che impossibile", ha detto Barrau, aggiungendo che, in ogni caso per testare la teoria della gravità quantistica a loop sarebbe possibile anche un'altra strada, quella di un più accurato esame della radiazione cosmica di fondo. "Attualmente sto lavorando sul lato cosmologico della gravità quantistica a loop. Questo è l'altro modo per cercare di verificare la teoria: in futuro potrebbe essere possibile rilevare impronte specifiche nel fondo cosmico a microonde." Come testare la gravità quantistica usando i buchi neri - Le Scienze

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