La connessione tra le teorie di Einstein – il ponte Einstein-Rosen (wormhole) e l’Einstein-Podolsky-Rosen (particelle entangled) – incuriosisce da tempo i fisici. Una nuova ricerca suggerisce che, quando applicata ai buchi neri, questa connessione è più complessa e “grumosa” di quanto si pensasse in precedenza, risultando in quelli che i ricercatori chiamano “bruchi di Einstein-Rosen”.
Entanglement quantistico e buchi neri: un collegamento teorico
Nel 2013, Juan Maldacena e Leonard Susskind hanno proposto un’idea convincente: l’entanglement quantistico di due particelle e l’esistenza di wormhole potrebbero essere matematicamente equivalenti se si considerano i buchi neri. Ciò suggerisce che due buchi neri, indissolubilmente legati attraverso una connessione quantistica, potrebbero potenzialmente creare un tunnel attraverso lo spaziotempo.
Tuttavia, un recente studio condotto da Brian Swingle presso la Brandeis University ha aggiunto sfumature a questa comprensione. Analizzando un gruppo di buchi neri intrecciati, Swingle e il suo team hanno scoperto che la connessione non è sempre fluida e prevedibile; possiede invece una struttura irregolare e piena di materia.
Svelare l’interno dei buchi neri
Lo studio di questi wormhole offre un’opportunità unica per sondare l’interno dei buchi neri. Questi interni rimangono enigmatici a causa delle immense forze gravitazionali in gioco, che li rendono difficili da studiare direttamente. È interessante notare che i modelli matematici indicano che la dimensione dell’interno di un buco nero è correlata alla sua complessità, ovvero quanto è intricato a livello quantistico fondamentale. Il team di Swingle ha esteso questa logica per esplorare se un principio simile si applica ai wormhole che collegano coppie di buchi neri.
Un calcolo complesso: simulare la realtà con la fisica quantistica e la gravità
Una comprensione completa dell’entanglement del buco nero richiederebbe una teoria unificata della gravità quantistica, una teoria che attualmente sfugge ai fisici. Al posto di ciò, il team di Swingle ha utilizzato un modello che colma il divario tra la fisica quantistica e la gravità, offrendo intuizioni pur riconoscendone la natura incompleta.
La struttura “Caterpillar”: materia, lunghezza e casualità quantistica
I calcoli del team hanno rivelato una relazione diretta tra la quantità di casualità quantistica microscopica contenuta in un wormhole e la sua lunghezza geometrica. I loro risultati hanno indicato che è improbabile che questi wormhole siano perfettamente lisci. Sono più inclini a contenere protuberanze fatte di materia, una caratteristica che ha portato all’analogia del “bruco”. Ciò contrasta con il risultato del 2013, che potrebbe applicarsi a scenari specifici e meno comuni in cui lo stato entangled dei buchi neri porta a una connessione fluida.
La nuova ricerca aggiunge informazioni sui buchi neri entangled, ma non descrive ancora il caso più comune di tale entanglement.
— Donald Marolf, Università della California, Santa Barbara
Direzioni future: informatica quantistica e una comprensione più profonda
Donald Marolf dell’Università della California, Santa Barbara, osserva che, sebbene la ricerca sia preziosa, non descrive ancora lo scenario più tipico di entanglement. L’enorme numero di stati teoricamente possibili dei buchi neri – che supera di gran lunga il numero di buchi neri nel nostro universo – sottolinea la necessità di ulteriori indagini teoriche per determinare lo stato connesso più probabile di una coppia di buchi neri.
Guardando al futuro, Swingle suggerisce di utilizzare computer quantistici per simulare questi buchi neri cosmici e i “wormhole bruco”. L’approccio del suo team, che integra fisica quantistica e gravità, suggerisce la possibilità che computer quantistici sempre più potenti possano offrire approfondimenti sia sulla teoria quantistica che su nuovi concetti riguardanti la gravità. Inoltre, lo studio dei misteri della gravità potrebbe potenzialmente ispirare innovativi algoritmi di calcolo quantistico.
In conclusione, questa ricerca fa luce sulla complessa natura dei wormhole che collegano i buchi neri impigliati, rivelando una struttura potenzialmente irregolare e piena di materia. Mentre una teoria completa della gravità quantistica rimane sfuggente, la ricerca in corso, compreso il potenziale uso dei computer quantistici, promette di approfondire la nostra comprensione di queste affascinanti connessioni cosmiche e dei misteriosi interni dei buchi neri.
