O físico teórico da Universidade de Queensland, Joshua Foo, e seus colegas executaram cálculos que revelaram fenômenos quânticos surpreendentes de buracos negros.
Os buracos negros continuam a cativar os físicos de diversas especialidades, desde cosmologia e física de astropartículas, até teoria quântica de campos e relatividade geral.
Por causa dos ambientes gravitacionais extremos que eles geram, esses objetos compactos são considerados candidatos primários para estudar regimes nos quais os efeitos da gravidade quântica estão presentes.
De fato, as descobertas da radiação Hawking e da evaporação de buracos negros deram origem ao conhecido paradoxo da informação e a todo um campo em busca de sua resolução, o que ilustra bem os conflitos existentes entre a teoria quântica e a relatividade geral.
Físicos teóricos reconheceram recentemente que uma teoria completa da gravidade quântica deve explicar o tratamento de buracos negros como objetos quânticos.
Os buracos negros são uma característica incrivelmente única e fascinante do nosso Universo. Eles são criados quando a gravidade comprime uma grande quantidade de matéria incrivelmente densa em um espaço minúsculo, criando tanta força gravitacional que nem a luz pode escapar.
Mas, até agora, não foi possível investigar profundamente se os buracos negros exibem alguns dos comportamentos estranhos e maravilhosos da física quântica. Um desses comportamentos é a superposição, onde partículas em escala quântica podem existir em vários estados ao mesmo tempo.
Isso é mais comumente ilustrado pelo gato de Schrödinger , que pode estar morto e vivo simultaneamente. Mas, para os buracos negros, os físicos queriam ver se eles poderiam ter massas muito diferentes ao mesmo tempo, e acontece que eles têm.
Imagine que você é gordo e alto, assim como baixo e magro ao mesmo tempo – é uma situação intuitivamente confusa, já que estamos ancorados no mundo da física tradicional. Mas esta é a realidade dos buracos negros quânticos. Para revelar isso, Foo e co-autores desenvolveram uma estrutura matemática que nos permite ‘colocar’ uma partícula fora de um buraco negro teórico com superposição de massa.
A massa foi analisada especificamente, pois é uma característica definidora de um buraco negro e como é plausível que os buracos negros quânticos tenham naturalmente superposição de massa.
“Nossa pesquisa de fato reforça as conjecturas levantadas pelos pioneiros da física quântica”, disse a coautora Dra. Magdalena Zych, física da Universidade de Queensland.
O trabalho mostra que as primeiras teorias de Jacob Bekenstein, um físico teórico americano e israelense que fez contribuições fundamentais para a fundação da termodinâmica dos buracos negros, estavam corretas. Ele postulou que os buracos negros só podem ter massas com certos valores, ou seja, eles devem estar dentro de certas bandas ou proporções – é assim que os níveis de energia de um átomo funcionam, por exemplo.
“Nossa modelagem mostrou que essas massas superpostas estavam, de fato, em certas bandas ou proporções – como previsto por Bekenstein”.
“Não assumimos nenhum padrão desse tipo, então o fato de encontrarmos essa evidência foi bastante surpreendente.”
O Universo está nos revelando que é sempre mais estranho, misterioso e fascinante do que a maioria de nós jamais poderia imaginar.
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