Ce se întâmplă cu particulele care cad într-o gaură neagră? Supraconductorii ne-ar putea ajuta să înţelegem

Când o gaură neagră „înghite” particule, informaţia referitoare la proprietăţile particulelor este blocată, aparent, în interiorul găurii negre. Conform mecanicii cuantice, această informaţie nu poate fi distrusă. Fizicianul Stephen Hawking a demonstrat în 1974, că găurile negre se evaporă treptat în timp, emiţând ceea ce se numeşte radiaţia Hawking, înainte de a dispărea. Aceasta implică o enigmă cunoscută ca paradoxul informaţiei găurii negre. Când gaura neagră se evaporă, unde merge informaţia?

O soluţie posibilă, propusă în 2007 de către fizicienii Patrick Hayden de la Universitatea Stanford şi John Preskill de la Caltech, este că gaura neagră ar putea acţiona ca o oglindă, informaţia despre particule fiind reflectată în exterior, inscripţionată în radiaţia Hawking. Acum, Manikandan şi fizicianul Andrew Jordan de la Universitatea din Rochester, declară că un proces care are loc la interfaţa dintre un metal şi un superconductor este analog celui propus în oglinda găurii negre.

Efectul, cunoscut ca reflecţia Andreev, apare când electronii care călătoresc printr-un metal întâlnesc un superconductor. Electronul de intrare are o proprietate cuantică cunoscută sub numele de spin. Atunci când electronul de intrare întâlneşte supraconductorul, el se cuplează (împerechează) cu alt electron din material, pentru a forma o pereche de electroni, numiţi perechi Cooper. Aceste împerecheri le permit electronilor să alunece uşor prin material, facilitând superconductibilitatea acestuia. Pe măsură ce electronul original îşi preia partenerul, el lasă în urmă şi un fel de alter ego, reflectând informaţiile sale înapoi în metal. Acea entitate reflectată este menţionată ca o "gaură", o perturbare a unui material care apare atunci când un electron lipseşte. Această gaură se mişcă prin metal ca şi cum ar fi o particulă, purtând informaţia conţinută în particula originală.

De asemenea, dacă găurile negre acţionează ca oglinzi de informaţie, precum au sugerat Hayden şi Preskill, o particulă care cade într-o gaură neagră va fi urmată de o particulă care iese - un partener cu încărcătura electrică opusă - care va purta informaţiile conţinute în spinul particulei originale. Manikandan şi Jordan au arătat că cele două procese erau echivalente din punct de vedere matematic.

Nu este încă clar dacă oglinda găurii negre este soluţia corectă a paradoxului, dar analogia sugerează că experimentele cu supraconductori ar putea clarifica ceea ce se întâmplă cu informaţiile particulelor, afirmă Jordan. "Asta e ceva ce nu poţi face vreodată cu gaurile negre: Nu poţi face aceste experimente detaliate, pentru că se află în mijlocul unei galaxii undeva".

Teoria este „fascinantă”, spune fizicianul Justin Dressel de la Universitatea Chapman din Orange, California. Astfel de comparaţii sunt utile, deoarece permit cercetătorilor să ia cunoştinţe dintr-un domeniu şi să le aplice în altul. Dar este nevoie de o muncă suplimentară pentru a determina cât de puternică este analogia, a mai spus Dressel. „La o inspecţie ulterioară puteţi constata că detaliile sunt diferite”.