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Israele, scienziati creano un buco nero sonoro e confermano una teoria di Hawking

© Foto : YU Jingchuan / Beijing PlanetariumBuco nero
Buco nero - Sputnik Italia, 1920, 03.03.2021
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Un team di scienziati israeliani ha confermato una delle teorie più audaci del grande astrofisico Stephen Hawking creando un buco nero artificiale. È il cosiddetto buco nero sonico, o buco muto, in grado di intrappolare il suono nello stesso modo in cui i buchi neri gravitazionali attraggono e contengono la luce.

Durante l'esperimento, durato circa quattro mesi, il team, guidato dal fisico Jeff Steinhauer del Technion Institute of Technology, ha messo alla prova la teoria di Hawking, secondo la quale i buchi neri non solo intrappolano la materia, ma sono anche in grado di emettere luce in forma di cosiddette particelle virtuali (che in realtà sono reali, sebbene escano e scompaiano in un fugace periodo di tempo) che formano coppie e si distruggono a vicenda.

Tuttavia Hawking ha suggerito che in alcuni casi il buco può attrarre una delle particelle e respingere l'altra. Il flusso di queste particelle è chiamato radiazione statica di Hawking, sebbene sia quasi impossibile da rilevare.

Per esplorare il fenomeno, gli astrofisici hanno portato la temperatura di 8000 atomi di rubidio quasi allo zero assoluto e li hanno legati con un raggio laser, determinando uno stato della materia raro noto come condensato di Bose-Einstein (BEC). In questo stato gli atomi formano una specie di superatomo e agiscono all'unisono.

Gli autori dello studio hanno quindi utilizzato il secondo raggio laser per creare un flusso di energia potenziale che ha causato il flusso del BEC.
Di conseguenza al confine tra l'area in cui metà del gas scorreva più velocemente della velocità del suono e l'altra si è formato l'orizzonte degli eventi del buco nero sonoro. I fononi (così si chiamano le quasiparticelle del suono, analogamente ai fotoni della luce) presenti nella metà più veloce del gas, fuori dall'orizzonte degli eventi, erano attratti dal flusso e non potevano più tornare dall'altra parte.

"Fondamentalmente, l'orizzonte degli eventi è la sfera esterna di un buco nero, ma al suo interno ha una piccola sfera chiamata orizzonte interno", ha spiegato Steinhauer.

Ci sono volute 97 mila iterazioni di questo esperimento per 124 giorni consecutivi perché i fisici guidati da Steinhauer confermassero la radiazione di Hawking. Fortunatamente per loro, la loro pazienza è stata premiata.

L'esperto di relatività generale e buchi neri Amos Ori ha definito i risultati dell'esperimento "molto importanti e interessanti". Il ricercatore ha notato che il team di Steinhauer ha misurato la radiazione di Hawking stazionaria emessa da un buco nero sonico, che "fornisce un supporto sperimentale significativo" per le analisi del leggendario astrofisico.

Ora gli scienziati israeliani hanno in programma di condurre più esperimenti per vedere "cosa sta succedendo oltre le approssimazioni usate da Hawking, in cui la radiazione è quantistica, ma lo spaziotempo è classico".

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