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Trascrizione

I buchi neri possono distruggere tutto,

ma possono essere distrutti?

Cosa significa raggiungere i limiti estremi della fisica

e magari superarli alterando l’universo stesso?

Creiamo un piccolo buco nero

con una massa pari a quella della Luna nei Kurzgesagt Labs,

e proviamo a farlo a pezzi.

Esperimento 1 “Bombe nucleari”

Creiamo la giusta atmosfera con una bella esplosione

e detoniamo l’intero arsenale nucleare mondiale

nei pressi del nostro buco nero.

Boom!

I buchi neri divorano ciò che attraversa l’orizzonte degli eventi,

materia ed energia.

E dato che E=mc²,

l’energia assorbita incrementa la massa del buco nero.

La massa di un buco nero è proporzionale alle sue dimensioni

quindi nuclearizzando il nostro piccolo buco nero

lo faremmo diventare più grande e massiccio!

Esperimento 2 “Antimateria”

Materia ed antimateria si annichiliscono a vicenda.

E se usassimo una quantità di antimateria pari alla massa della Luna?

Purtroppo, quando un oggetto cade in un buco nero,

il buco nero cancella il suo passato,

che si tratti di materia o antimateria.

I buchi neri considerano solo la gravità,

determinata dalla massa-energia totale di un oggetto.

E la massa di particella e antiparticella si equivalgono,

quindi usare una Luna o un’anti-Luna avrebbe lo stesso effetto.

Il buco nero diventerebbe più massiccio!

Questo “potere di cancellazione” dei buchi neri è molto interessante:

nonostante siano enormi e potenti,

i buchi neri hanno un’affinità con le particelle elementari.

Una particella elementare come un elettrone è un oggetto semplicissimo,

definito da appena tre valori:

la massa, lo spin e la carica.

Sorprendentemente, lo stesso vale per i buchi neri.

Hanno una massa, possono ruotare ed essere dotati di carica elettrica.

Non importa se un buco nero deriva dal collasso di una stella,

di un’anti-stella o di una banana:

per descriverlo sono sufficienti questi tre valori.

Ma se un buco nero è una sorta di particella bizzarra,

potremmo distruggerlo con un anti-buco nero?

Esperimento 3 “Anti-buco nero”

Grandioso!

Particella e relativa antiparticella hanno massa uguale ma carica opposta.

Un buco nero è dotato di massa e carica elettrica,

e di conseguenza l’anti-buco nero avrebbe massa uguale

e carica elettrica opposta.

E se li facessimo collidere?

Purtroppo le cariche si sommerebbero, annullandosi.

Dalla collisione si formerebbe un buco nero

con massa doppia e nessuna carica elettrica.

Ok, dobbiamo pensare più in grande

e darci dentro con la fisica.

Esperimento 4 “Distruggere l’orizzonte degli eventi”

È vero che un buco nero è dotato di spin e carica elettrica,

ma persino questi oggetti pazzeschi hanno dei limiti.

Se lo spin o la carica diventano troppo grandi,

accade qualcosa di stranissimo:

l’orizzonte degli eventi si dissolve.

Semplificando, pensiamo che all’interno di un buco nero ci sia una singolarità,

una massa infinitamente compressa e con una gravità così forte

che niente può sfuggirle, nemmeno la luce.

Per questo un buco nero ricorda una “sfera di nulla assoluto.”

L’orizzonte degli eventi è il perimetro di questa prigione suprema.

Chi lo attraversa non potrà tornare indietro.

Ma un buco nero rotante ricorda il cestello di una lavatrice.

La rotazione tenta di respingere gli oggetti

allontanandoli dal buco nero,

ma senza riuscirci a causa della gravità.

Ma se la rotazione fosse abbastanza rapida

questo effetto avrebbe la meglio, dissolvendo l’orizzonte degli eventi.

Gli oggetti nelle vicinanze sarebbero finalmente liberi.

Lo stesso vale per la carica elettrica.

Una carica abbastanza grande scassinerebbe le porte della prigione.

Anche se riuscissimo a distruggere l’orizzonte degli eventi,

la singolarità sarebbe ancora lì.

E gli oggetti ne sarebbero ancora attratti.

Colpirla significherebbe comunque morire in modo rapido e brutale.

Ma la prigione inviolabile nei pressi della singolarità non esisterebbe più.

Potreste avvicinarvi a piacere e tornare indietro.

Avremmo distrutto il buco nero!

Possiamo farlo?

Esperimento 5 “Sovralimentazione”

Dovremmo sovraccaricare il buco nero o accelerarne la rotazione.

Potremmo farlo usando oggetti poco massicci

ma con molta carica o momento angolare,

per aumentare carica o spin più rapidamente della massa.

Si tratterebbe di sovralimentare il buco nero fino a scassinarlo.

Tuttavia, la fattibilità della cosa

è oggetto di animate discussioni tra i fisici.

Pensate ad un buco nero carico.

Cariche uguali si respingono,

e più cercate di avvicinarle, più si respingono.

Immaginiamo di avere un buco nero con carica negativa

e di volerlo sovralimentare con degli elettroni,

la cui carica è molto più grande della massa.

Gli elettroni subiranno una repulsione elettrostatica.

Più elettroni usiamo

e maggiore sarà la carica negativa del buco nero

e la relativa repulsione.

Ma superato un certo limite,

la repulsione elettrostatica sarà così forte

da impedire l’assorbimento di altri elettroni.

A quel punto non potremo più sovralimentare il buco nero.

Lo stesso vale per lo spin.

Anche la velocità di rotazione di un buco nero ha un limite.

Ma alcuni scienziati hanno trovato una possibile scappatoia.

Se subito prima di raggiungere limite

rilasciassimo nel modo giusto la giusta quantità di materia,

potremmo riuscire a sovralimentare il buco nero.

La maggior parte degli scienziati sono scettici,

ma tentiamo comunque.

Finale “Violare la fisica”

Purtroppo c’è un inghippo.

L’orizzonte degli eventi nasconde la singolarità.

Distruggendo l’orizzonte resteremmo con una “singolarità nuda,”

che non è nascosta dall’orizzonte degli eventi.

È un problema:

potrebbe essere la fine della fisica per come la conosciamo.

I buchi neri celano un oscuro segreto.

Contrariamente a quanto si crede,

la singolarità di un buco nero non è davvero “al suo centro”.

No, si trova nel futuro di qualsiasi cosa attraversi l’orizzonte.

I buchi neri alterano così drasticamente l’universo

che sull’orizzonte degli eventi spazio e tempo invertono i loro ruoli.

Attraversarlo e cadere verso il centro significa viaggiare verso il futuro.

È per questo che non potete scappare:

fermare la caduta e tornare indietro sarebbe impossibile

come fermare il tempo e viaggiare nel passato.

La singolarità è quindi nel vostro futuro,

non “di fronte a voi.”

E come non potete vedere il vostro futuro,

non vedrete la singolarità prima di raggiungerla.

Inoltre non potete raggiungere qualcosa che è nel vostro futuro,

ma soltanto… viverla,

proprio come vivrete il vostro compleanno quando avverrà.

Le singolarità nel futuro non sono un problema

perché non possiamo vederle o interagirci.

Ma una singolarità nuda sarebbe di fronte a noi in bella vista.

Cosa vedremmo?

Il punto è che non possiamo saperlo.

Una singolarità è una regione a gravità infinita,

e la gravità è la curvatura dello spaziotempo.

Presso la singolarità la curvatura è così estrema

da lacerare letteralmente il tessuto spaziotemporale.

Lo spazio e il tempo smettono di esistere.

Questo significa che è impossibile predire qualcosa

dato che “predire” significa ragionare sul dove e sul quando.

Ma “dove” e “quando” non hanno più significato.

È un oggetto imprevedibile con una gravità infinita

e di conseguenza un’energia infinita.

Potrebbe dare origine a qualsiasi cosa senza un motivo,

un mucchio di banane, il calzino perduto o un sistema solare.

Sarebbe la fine di prevedibilità, causalità e fisica per come le conosciamo.

Ipotizziamo l’esistenza delle singolarità

perché possiamo dimostrare che in circostanze generali

i collassi gravitazionali portano alla formazione di una singolarità.

Tuttavia gli scienziati pensano che la natura

impedisca la formazione di singolarità nude.

Qualcosa insiste nell’avvolgerle con un orizzonte degli eventi

per impedire che l’universo venga infettato dalla loro follia.

Senza gli orizzonti degli eventi la fisica potrebbe non avere senso.

Quindi sebbene i buchi neri siano stati dipinti come i mostri dell’universo,

in realtà potrebbero essere gli eroi

che ci proteggono dalla pazzia delle singolarità.

Distruggendo l’orizzonte,

potremmo distruggere le regole fondamentali dell’universo.

Sapete cosa? È meglio lasciar stare.

Conclusione “Andare sul sicuro”

Al momento conosciamo un solo metodo sicuro per distruggere un buco nero:

attendere.

I buchi neri emettono minuscole particelle,

un fenomeno chiamato “radiazione di Hawking”.

Questo processo causa una lenta perdita di massa

che termina con la loro “evaporazione”,

senza alcun orizzonte o singolarità nuda.

La velocità di evaporazione di un buco nero dipende dalla sua massa.

Il nostro buco nero grande quanto un granello di polvere

impiegherà circa 10⁴⁴ anni:

10 miliardi di trilioni di trilioni di volte l’età attuale dell’universo.

Quindi è possibile distruggere un buco nero?

Sì, dobbiamo solo attendere.

Ma non dovete attendere così a lungo.

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