Un buco nero che emette radiazione di Hawking mentre al suo interno l'informazione quantistica viene conservata da geometrie nascoste.
Secondo Einstein, ciò che cade in un buco nero è perso per sempre. Secondo la meccanica quantistica, l'informazione non può sparire. Questo conflitto, il paradosso dell'informazione, mette a dura prova le leggi della fisica e ha portato a ipotesi sorprendenti, come l'esistenza di dimensioni extra. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO.
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Quando un buco nero svanisce
Nel 1974 Stephen Hawking dimostrò che i buchi neri non sono del tutto neri. Vicino all'orizzonte degli eventi, il confine di non ritorno, le fluttuazioni quantistiche del vuoto producono coppie di particelle: una cade dentro, l'altra fugge via. Questa emissione, nota come radiazione di Hawking, porta via energia e fa lentamente evaporare il buco nero. Dopo un tempo lunghissimo, l'oggetto scompare, lasciando solo radiazione termica. Ma qui nasce il problema: la radiazione è puramente casuale, non contiene alcuna traccia di ciò che era caduto dentro. Se un astronauta precipitasse in un buco nero con un libro, dopo l'evaporazione non resterebbe traccia del testo. Eppure, la meccanica quantistica esige che l'informazione si conservi sempre.
La curva di Page e l'entanglement
Per decenni i fisici hanno dibattuto. Nel 1993 Don Page, ex studente di Hawking, mostrò che il conflitto si manifesta a metà del processo di evaporazione, il cosiddetto “tempo di Page”. All'inizio, l'entanglement (la correlazione quantistica) tra l'interno e l'esterno del buco nero cresce, ma a un certo punto deve invertirsi se si vuole che l'informazione venga restituita. La radiazione dovrebbe quindi mostrare una firma precisa.
Recenti sviluppi teorici basati sulla corrispondenza AdS/CFT, un ponte tra gravità e teorie quantistiche dei campi, hanno dimostrato che l'entropia della radiazione segue effettivamente la curva di Page, preservando l'unitarietà. Inoltre, l'ipotesi dei “replica wormholes” (cunicoli spazio-temporali che collegano copie multiple dell'universo) fornisce un meccanismo matematico per la conservazione dell'informazione, come se l'interno del buco nero fosse connesso alla radiazione lontana da minuscoli ponti quantistici.
Dimensioni extra e residui di Planck
Nel 2026 è stata proposta una soluzione radicale. Se lo spazio possiede sette dimensioni, con tre dimensioni spaziali più grandi e tre arrotolate su scale microscopiche secondo una geometria detta G2, la torsione intrinseca dello spazio-tempo arresta l'evaporazione quando il buco nero raggiunge una taglia minima, grande quanto la lunghezza di Planck (10^-35 metri). Questo “residuo” rimane stabile e immagazzina al suo interno tutta l'informazione quantistica originale, equivalente a circa 1,5 x 10^77 qubit per un buco nero di massa solare. L'informazione non va perduta, ma viene codificata nelle oscillazioni dei campi di torsione.
In parallelo, alcuni ricercatori hanno notato che Hawking, nel suo calcolo originario, aveva trascurato l'emissione stimolata, un effetto quantistico che accompagna sempre l'emissione spontanea. Includerla modifica lo spettro della radiazione e potrebbe risolvere il paradosso senza bisogno di nuove dimensioni.
Un enigma che unisce due mondi
Il paradosso dell'informazione è il terreno di scontro tra relatività generale e meccanica quantistica. Risolverlo significherebbe gettare le basi per una teoria quantistica della gravità, il Santo Graal della fisica. Esperimenti futuri, come il rilevamento delle onde gravitazionali emesse dalla fusione di buchi neri, potrebbero offrire indizi su eventuali effetti quantistici macroscopici.
Immaginate di gettare un libro nel fuoco e vedere le ceneri volare via. Se poteste raccogliere ogni singola particella di fumo e cenere, e conosceste perfettamente le leggi del moto, potreste ricostruire il libro. I buchi neri potrebbero essere fuochi cosmici che non distruggono, ma nascondono l'informazione in modi che ancora fatichiamo a comprendere.
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