Kujutise krediit: NASA
Stephen Hawking ja Kip Thorne võivad võlgu John Preskillile entsüklopeediate komplekti.
1997. aastal tegid kolm kosmoloogi kuulsa panuse selle kohta, kas musta auku sisenev teave lakkab olemast - see tähendab, kas musta auku sisemust muudavad sinna sisenevate osakeste omadused.
Hawkingi uuringud näitasid, et osakesed ei oma mingit mõju. Kuid tema teooria rikkus kvantmehaanika seadusi ja tekitas vastuolu, mida tuntakse kui teabeparadoksi.
Nüüd on Ohio osariigi ülikooli füüsikud pakkunud välja lahenduse, kasutades stringi teooriat - teooriat, mille kohaselt kõik universumi osakesed on valmistatud väikestest vibreerivatest stringidest.
Samir Mathur ja tema kolleegid on tuvastanud ulatusliku võrrandikomplekti, mis viitab kindlalt teabe edasisele eksisteerimisele - köidetuna hiiglaslikku stringide sassi, mis täidab südamikust pinnale musta augu.
Leiust järeldub, et mustad augud pole siledad, funktsionaalsed üksused, nagu teadlased on juba ammu arvanud.
Selle asemel on nad nööriga "fuzzballs".
Ohio osariigi füüsikaprofessor Mathur kahtlustab, et Hawking ja Thorne ei võida eriti üllatunud uuringu tulemuse üle, mis ilmub ajakirja Nuclear Physics B 1. märtsi numbris.
Nende panuses kiitsid Cambridge'i ülikooli matemaatikaprofessor Hawking ja Caltechi teoreetilise füüsika professor Thorne kihla, et musta auku sisenev teave hävitatakse, samal ajal kui Preskill - ka Caltechi teoreetilise füüsika professor - võttis vastupidine vaade. Panused olid entsüklopeediate komplekt.
? Arvan, et enamik inimesi loobus mõttest, et teave hävitati, kui keelpilliteooria idee tõusis 1995. aastal esile? Ütles Mathur. ? See on lihtsalt see, et keegi pole suutnud praegu tõestada, et teave on säilinud.
Klassikalises mudelis, kuidas mustad augud moodustuvad, kukub supermassiivne objekt, näiteks hiiglaslik täht, moodustades lõpmatuse gravitatsiooni väga väikese punkti, mida nimetatakse ainsuseks. Spetsiaalne kosmoses asuv piirkond ümbritseb ainsust ja iga piirkonna piiri ületav objekt, mida tuntakse sündmuse horisondi all, tõmmatakse musta auku, et mitte kunagi tagasi pöörduda.
Teoreetiliselt ei pääse isegi must valgus mustast august.
Sündmuse horisondi läbimõõt sõltub selle moodustanud objekti massist. Näiteks kui päike varises ainulaadseks, oleks selle sündmuse horisondi pikkus umbes 3 kilomeetrit (1,9 miili). Kui Maa järgiks eeskuju, oleks selle sündmuse horisondi pikkus vaid 1 sentimeeter (0,4 tolli).
Selle kohta, mis asub singulaarsuse ja selle sündmuste horisondi vahel, on füüsikud alati sõna-sõnalt tühja osa joonistanud. Olenemata sellest, mis tüüpi materjal moodustas singulaarsuse, pidi sündmuse horisondi sisemisel alal olema igasugune struktuur või mõõdetavad omadused.
Ja selles peitubki probleem.
? Klassikalise teooria probleem on see, et musta augu tegemiseks võiks kasutada mis tahes osakeste kombinatsiooni - prootoneid, elektrone, tähti, planeete, mida iganes - ja see ei muudaks midagi. Musta augu tegemiseks peab olema miljardeid võimalusi, kuid klassikalise mudeli korral on süsteemi lõplik olek alati sama ,? Ütles Mathur.
Ta selgitas, et selline ühtlus rikub pöörduvuse kvantmehaanilist seadust. Füüsikud peavad olema võimelised jälgima mis tahes protsessi lõppsaadust, sealhulgas musta auku tekitavat protsessi, tagasi tingimustesse, mis selle lõid.
Kui kõik mustad augud on ühesugused, ei saa ühtegi musta auku selle ainulaadse alguseni kindlaks teha ja kogu teave selle tekitanud osakeste kohta läheb augu tekkimise hetkel igaveseks kaduma.
? Seda ei usu praegu keegi, aga ka klassikalises argumendis ei leia keegi kunagi midagi valesti ,? Ütles Mathur. ? Nüüd saame pakkuda välja, mis valesti läks.?
Aastal 2000 nimetasid keelteoreetikud järgmise aastatuhande jooksul lahendatavate füüsikaprobleemide kümnesse nimekirja paradoksi number kaheksa. Selles loendis olid sellised küsimused nagu: "milline on prootoni eluiga" ja kuidas saab kvantgravitatsioon selgitada universumi päritolu?
Mathur alustas teabe paradoksi kallal tööd, kui ta oli Massachusettsi tehnoloogiainstituudi abiprofessor, ja ta ründas probleemi täiskohaga pärast 2000. aastal Ohio osariigi teaduskonda astumist.
Koos järeldoktori Oleg Luniniga arvutas Mathur välja objektide struktuuri, mis asuvad lihtsate nööri- ja suurte klassikaliste mustade aukude vahel. Pisikeste objektide asemel osutusid need suurteks. Hiljuti leidsid ta koos kahe doktorandiga - Ashish Saxena ja Yogesh Srivastava -, et sama pilt on fuzzballist? jätkas klassikaliste musta auku meenutavate objektide kohta paikapidavust. Need uued tulemused ilmuvad tuumafüüsikas B.
Keelteooria kohaselt on kõik universumi põhiosakesed - prootonid, neutronid ja elektronid - valmistatud erinevatest stringide kombinatsioonidest. Kuid nii pisikesed kui stringid, usub Mathur, et need võivad moodustada suured mustad augud nähtuse kaudu, mida nimetatakse fraktsionaalseks pingeks.
Ta ütles, et keelpillid on venitatavad, kuid mõlemad kannavad teatud määral pinget, nagu ka kitarrikeel. Fraktsionaalse pinge korral väheneb pinge nööri pikemaks saades.
Nii nagu pikka kitarrikeelt on kergem kitkuda kui lühikest kitarrikeelt, on ka omavahel ühendatud pikkade kvantmehaaniliste keelpillide kergem venitada kui ühte keelpilli, ütles Mathur.
Niisiis, kui väga paljud stringid ühinevad, nagu nad moodustaksid osadest, mis on vajalikud väga massiivseks objektiks nagu must auk, on nööri ühendatud pall väga veniv ja laieneb laia läbimõõduga.
Kui Ohio osariigi füüsikud arvutasid välja valemi stringidest tehtud fuzzy musta augu läbimõõdu kohta, leidsid nad, et see vastas klassikalise mudeli soovitatud musta augu sündmuse horisondi läbimõõdule.
Kuna Mathuri oletused näitavad, et keelpillid eksisteerivad endiselt musta augu sees ja nende olemus sõltub osakestest, mis moodustasid algse lähtematerjali, siis on iga must auk sama unikaalne nagu tähed, planeedid või galaktikad mis sellest moodustasid. Järgmistest materjalidest, mis sisenevad musta auku, esinevad stringid jäävad samuti jälgitavaks.
See tähendab, et musta augu saab algsetele tingimustele kindlaks teha ja teave püsib.
Seda uuringut toetas osaliselt USA energeetikaosakond.
Algne allikas: Ohio Riikliku Ülikooli pressiteade
