Μια νέα θεωρητική μελέτη υποστηρίζει ότι οι μαύρες τρύπες ίσως δεν εξαφανίζονται ποτέ πλήρως, προσφέροντας πιθανή λύση στο διαχρονικό «black hole information paradox».
Ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα ζητήματα της σύγχρονης φυσικής, το «παράδοξο πληροφορίας» των μαύρων τρυπών, φαίνεται να αποκτά πειστική απάντηση. Η προτεινόμενη λύση θα μπορούσε επίσης να φωτίσει την προέλευση της μάζας των θεμελιωδών σωματιδίων.
Τη δεκαετία του 1970, ο Stephen Hawking έδειξε με ημικλασικούς υπολογισμούς ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι εντελώς «μαύρες». Εκπέμπουν μια αχνή ακτινοβολία που αποστραγγίζει αργά την ενέργειά τους έως ότου τελικά εξαφανιστούν. Αυτό συγκρούεται με την κβαντομηχανική, καθώς φαίνεται να καταστρέφει οριστικά πληροφορία, παραβιάζοντας την αρχή της unitarity. Σύμφωνα με την κβαντική φυσική, η πληροφορία δεν μπορεί να σβηστεί, όμως η εξάτμιση μιας μαύρης τρύπας δείχνει να κάνει ακριβώς αυτό.
Νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό General Relativity and Gravitation, με επικεφαλής την ομάδα του Richard Pinčák, εισάγει μια πιθανή λύση βασισμένη στη γεωμετρία πρόσθετων διαστάσεων.
Οι ερευνητές μελέτησαν τις επιδράσεις ενός μοντέλου βαρύτητας γνωστού ως θεωρία Einstein-Cartan σε επταδιάστατο πλαίσιο, δομημένο πάνω σε μια μαθηματική κατασκευή τύπου G2-manifold με στρέψη (torsion). Σε αντίθεση με τη στάνταρ γενική σχετικότητα, η θεωρία αυτή επιτρέπει στον χωροχρόνο όχι μόνο να καμπυλώνεται αλλά και να «στρέφεται» μέσω της ιδιότητας της στρέψης.
Το μοντέλο οδηγεί σε ένα ενδιαφέρον συμπέρασμα. Στις ακραίες πυκνότητες της κλίμακας Planck, η στρέψη δημιουργεί μια απωστική δύναμη που αντιστέκεται στην βαρυτική κατάρρευση και σταματά το τελικό στάδιο της εξάτμισης Hawking. Αντί να εξαφανίζεται εντελώς, η μαύρη τρύπα αφήνει ένα σταθερό «υπόλειμμα» με προβλεπόμενη μάζα περίπου 9*10 -41 kg.
Αν μια μαύρη τρύπα δεν χάνεται ποτέ ολοκληρωτικά, τί γίνεται με την πληροφορία από ό,τι έπεσε μέσα της; Οι ερευνητές προτείνουν ότι το σταθερό υπόλειμμα λειτουργεί σαν αρχείο μνήμης. Η δομή του προσφέρει φυσικό μηχανισμό διατήρησης της πληροφορίας μέσω ενός φάσματος «quasi-normal modes».
Σύμφωνα με την ομάδα, η κβαντική πληροφορία κωδικοποιείται στις μακρόβιες «ταλαντώσεις» του πεδίου στρέψης μέσα στο υπόλειμμα. Οι υπολογισμοί τους δείχνουν ότι ένα υπόλειμμα που προέρχεται από μαύρη τρύπα με μάζα ίση με του Ήλιου θα μπορούσε να αποθηκεύσει περίπου 1.515*10 77 qubits πληροφορίας, ποσότητα αρκετή για να επιλυθεί το παράδοξο.
Η μελέτη έχει και σημαντικές προεκτάσεις για τη φυσική σωματιδίων. Οι ερευνητές βρήκαν ότι η μείωση της γεωμετρίας από επτά σε τέσσερις διαστάσεις, που αντιστοιχούν στον παρατηρήσιμο χωροχρόνο, παράγει φυσικά την ηλεκτρασθενή κλίμακα (~246 GeV). Η κλίμακα αυτή συνδέεται στενά με το πεδίο Higgs, το οποίο δίνει μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια.
Στο ίδιο πλαίσιο, η τιμή κενού (VEV) του πεδίου στρέψης συνδέεται δυναμικά με την ηλεκτρασθενή κλίμακα (about 246 GeV). Με άλλα λόγια, το ίδιο γεωμετρικό φαινόμενο που εμποδίζει την πλήρη εξάτμιση των μαύρων τρυπών και διατηρεί την πληροφορία θα μπορούσε επίσης να προσφέρει γεωμετρική εξήγηση για το πρόβλημα της ιεραρχίας μαζών στη φυσική σωματιδίων.
Γιατί λοιπόν δεν έχει ανιχνευθεί ένδειξη αυτών των επιπλέον διαστάσεων; Η απάντηση βρίσκεται στην ενέργεια. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα σωματίδια που συνδέονται με αυτές τις διαστάσεις, τα λεγόμενα Kaluza-Klein excitations, θα είχαν μάζες γύρω στα 8.6*10 15 GeV. Αυτό είναι περίπου επτά τάξεις μεγέθους πάνω από τις δυνατότητες του Large Hadron Collider (LHC). Ωστόσο, το ότι βρίσκονται πέρα από την εμβέλεια των επιταχυντών δεν καθιστά τη θεωρία ανεξέλεγκτη πειραματικά.
Το μοντέλο στηρίζεται σε αυστηρές γεωμετρικές σχέσεις και παράγει σαφείς, διαψεύσιμες προβλέψεις. Μια πιθανότητα είναι ότι τα σταθερά υπολείμματα μαύρων τρυπών (9*10 -41 kg) αποτελούν μέρος της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης του σύμπαντος. Η ανίχνευση των βαρυτικών επιδράσεων αυτών των «Planckian relics» θα ενίσχυε αποφασιστικά τη θεωρία.
Το μοντέλο ξεχωρίζει επίσης για τη μαθηματική δομή πίσω από την πληροφορία που αποθηκεύεται στις «ταλαντώσεις» των υπολειμμάτων (quasi-normal modes). Επιπλέον, οι τεράστιες ενεργειακές κλίμακες που εμπλέκονται συνδέονται με το πολύ πρώιμο σύμπαν. Αυτό σημαίνει ότι ίχνη της επταδιάστατης γεωμετρίας θα μπορούσαν δυνητικά να εμφανιστούν στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο ή σε πρωταρχικά βαρυτικά κύματα.
Συνδέοντας τις μαύρες τρύπες με το πεδίο Higgs, η έρευνα υποδηλώνει ότι η λύση του παραδόξου πληροφορίας ίσως δεν απαιτεί αναθεώρηση της κβαντομηχανικής. Αντίθετα, δείχνει προς μια βαθύτερη, επταδιάστατη εικόνα της δομής της πραγματικότητας.
Reference: “Geometric origin of a stable black hole remnant from torsion in G2-manifold geometry” by Richard Pinčák, Alexander Pigazzini, Michal Pudlák and Erik Bartoš, 19 March 2026, General Relativity and Gravitation . DOI: 10.1007/s10714-026-03528-z
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
