‘Rambut kuantum’ bisa menyelesaikan paradoks lubang hitam Hawking, kata para ilmuwan | Lubang hitam

Paradoks informasi lubang hitam Stephen Hawking telah membingungkan para ilmuwan selama setengah abad dan membuat beberapa orang mempertanyakan hukum dasar fisika. Sekarang para ilmuwan mengatakan mereka mungkin telah menyelesaikan masalah yang terkenal dengan menunjukkan bahwa lubang hitam memiliki sifat yang dikenal sebagai “rambut kuantum”.

Jika benar, ini akan menandai kemajuan penting dalam fisika teoretis.

Prof Xavier Calmet, dari University of Sussex, yang memimpin penelitian tersebut, mengatakan bahwa setelah mengerjakan matematika di balik masalah selama satu dekade, timnya membuat kemajuan pesat tahun lalu yang memberi mereka keyakinan bahwa mereka akhirnya memecahkannya.

“Pada umumnya diasumsikan dalam komunitas ilmiah bahwa menyelesaikan paradoks ini akan membutuhkan perubahan paradigma besar dalam fisika, memaksa perumusan ulang potensial baik mekanika kuantum atau relativitas umum,” kata Calmet. “Apa yang kami temukan – dan saya pikir sangat menarik – adalah bahwa ini tidak perlu.”

Paradoks Hawking bermuara sebagai berikut: aturan fisika kuantum menyatakan bahwa informasi dilestarikan. Lubang hitam mengajukan tantangan terhadap hukum ini karena begitu sebuah objek memasuki lubang hitam, objek itu pada dasarnya hilang selamanya – bersama dengan informasi apa pun yang dikodekan di dalamnya. Hawking mengidentifikasi paradoks ini dan selama beberapa dekade terus membingungkan para ilmuwan.

Ada banyak sekali solusi yang diusulkan, termasuk “teori firewall” di mana informasi dianggap terbakar sebelum memasuki lubang hitam, “teori bola-bola” di mana cabang-cabang hitam dianggap memiliki batas yang tidak jelas, dan berbagai batas eksotis teori string. . Tetapi sebagian besar dari proposal ini membutuhkan penulisan ulang hukum mekanika kuantum atau teori gravitasi Einstein, dua pilar fisika modern.

Sebaliknya, teorema rambut kuantum mengklaim untuk menyelesaikan paradoks dengan menjembatani kesenjangan antara relativitas umum dan mekanika kuantum menggunakan formulasi matematika baru.

Nama ini mengacu pada pandangan, berdasarkan fisika klasik, bahwa lubang hitam dapat dipandang sebagai objek yang sangat sederhana, hanya ditentukan oleh massa dan kecepatan rotasinya. Prediksi lubang hitam botak tanpa ciri telah dijuluki “teorema tanpa rambut” sejak tahun 1970-an.

Calmet dan rekan-rekannya menganggap lubang hitam itu lebih kompleks – atau berbulu. Saat materi runtuh ke dalam lubang hitam, menurut mereka, ia meninggalkan jejak samar di medan gravitasinya. Jejak ini disebut sebagai “rambut kuantum” dan, menurut para penulis, akan menyediakan mekanisme yang menyimpan informasi selama runtuhnya lubang hitam. Berdasarkan teori ini, dua lubang hitam dengan massa dan jari-jari yang identik, tetapi dengan komposisi internal yang berbeda, akan memiliki perbedaan medan gravitasi yang sangat halus.

“Solusi kami tidak memerlukan ide spekulatif; Sebaliknya penelitian kami menunjukkan bahwa kedua teori tersebut dapat digunakan untuk membuat perhitungan yang konsisten untuk lubang hitam dan menjelaskan bagaimana informasi disimpan tanpa memerlukan fisika baru yang radikal,” kata Calmet.

Tidak ada cara yang jelas untuk menguji teori melalui pengamatan astronomi – fluktuasi gravitasi akan terlalu kecil untuk diukur. Tetapi teori tersebut kemungkinan akan mendapat sorotan tajam dari komunitas teoretis.

Prof Toby Wiseman, fisikawan teoretis di Imperial College London, menggambarkan makalah itu sebagai “sedikit pekerjaan”, tetapi tetap tidak yakin bahwa makalah itu menyelesaikan paradoks yang telah berlangsung selama beberapa dekade dengan baik.

Yang terpenting, katanya, surat kabar itu menyarankan mungkin untuk mendapatkan beberapa informasi tambahan tentang apa yang ada di dalam lubang hitam – tetapi tidak menunjukkan bahwa fenomena tersebut dapat menjelaskan keseluruhan informasi yang tampaknya hilang. “Bahwa mereka belum menunjukkan dan itulah inti dari paradoks,” katanya.

“Perasaan saya adalah untuk benar-benar menyelesaikan paradoks ini, Anda harus sepenuhnya memahami bagaimana mekanika kuantum dan gravitasi bersatu,” katanya. “Mereka melihat koreksi kecil, tetapi bukan kombinasi penuh dari keduanya.”

Calmet berkata: “Ketika Anda memiliki klaim besar, Anda harus mendukungnya. Ini akan memakan waktu bagi orang-orang untuk sepenuhnya menerima ini. Paradoks ini telah ada sejak lama dan Anda memiliki orang-orang yang sangat terkenal di seluruh dunia yang telah mengerjakan ini selama bertahun-tahun.”

Karya tersebut diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.