“Buraco negro de laboratório” pode ajudar a resolver um paradoxo cósmico

Por , em 4.07.2019

Físicos anunciaram a descoberta de um fluido que captura o som, análogo à forma como os buracos negros capturam a luz. O trabalho foi publicado no último mês de maio em um artigo na revista Nature, e traz novas informações sobre os buracos negros de verdade.

O experimento que foi base do estudo aconteceu em um laboratório do Instituto de Tecnologia de Istael, ou Technion, com um fluido de átomos de Rubídio-87. O pesquisador principal foi Jeff Steinhauer.

Alguns classificam o experimento com fluido em laboratório como apenas uma demonstração que não diz nada sobre buracos negros ou o mistério central sobre eles.

Paradoxo da informação em buracos negros

Já outros filósofos e físicos dizem que essa notícia traz consequências importantes para o paradoxo da informação em buracos negros. Este problema de 45 anos questiona se é possível que a informação quântica escape dos buracos negros.

Este paradoxo surgiu da visão de Hawking de 1974 de que os buracos negros não são realmente negros. O físico acreditava que o tecido do espaço-tempo passa por flutuações quânticas em que pares de partículas e antipartículas espontaneamente pulam para o vácuo. Esses pares normalmente são exterminados, devolvendo a energia emprestada do universo.

Mas no caso desse par de partículas do buraco negro, energia é roubada do vácuo, na criação de uma nova partícula que se irradia do ponto de não-retorno na forma de uma “radiação Hawking”. O já o par da partícula carrega a energia negativa para o buraco negro. Ou seja, os buracos negros perdem energia conforme irradiam. Eles lentamente evaporam e encolhem, chegando a desaparecer completamente.

O problema é que, de acordo com os cálculos de Hawking, o buraco negro que evapora destrói informação, e a mecânica quântica não permite isso. A matemática quântica prevê que a informação nunca é perdida. Atualmente, físicos acreditam que a informação do buraco negro é preservada e que a natureza quântica da gravidade de alguma forma acaba modificando o horizonte de eventos, corrigindo assim os problemas previstos por Hawking.

Para tentar entender melhor o funcionamento dos buracos negros, físicos do mundo todo sonham em conseguir criar um tipo de “mini buraco negro” em laboratório, ou algum tipo de experimento análogo a ele. O cientista mais eficiente nesta missão foi justamente Steinhauer e mais três colaboradores, que conseguiram gerar um horizonte sônico ao acelerar átomos de fluido de rubidium-87 a uma velocidade supersônica.

Esses átomos ultra-resfriados fluem por um tubo com a ajuda de um laser que os aceleram. O fluido passa por flutuações quânticas que produzem pares de fótons, ou unidades de som, que rapidamente se extinguem. Isso “permitiu uma checagem quantitativa das previsões de Hawking”, diz Steinhauer. A conclusão foi que a radiação de Hawking não carrega informação.

O papel dos filósofos

Enquanto a maioria dos pesquisadores do campo discordam dessa conclusão, um grupo de filósofos que ficou interessado em experimentos análogos a buracos negros acreditam que Steinhauer está certo.

A chave para decifrar este paradoxo pode estar no tecido do espaço-tempo, que sempre é considerado como se fosse liso. Mas os filósofos acreditam que pode haver propriedades microscópicas desconhecidas nesse tecido na região do ponto de não-retorno. É possível que estas propriedades possam codificar a radiação de Hawking.

A única forma de comprovar se os buracos negros perdem ou não informação é fazendo uma medição de radiação, mas isso ainda está muito além das atuais possibilidades experimentais. Portanto, resta continuar o trabalho de filosofia científica, que tenta imaginar tudo o que está em jogo perto de um buraco negro. [Quanta Magazine, Nature]

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