Ilmuwan: “Rambut Kuantum” Dapat Memecahkan Paradoks Lubang Hitam Hawking

Paradoks informasi lubang hitam Stephen Hawking telah membingungkan para ilmuwan selama setengah abad dan menyebabkan beberapa orang mempertanyakan hukum dasar fisika. Para ilmuwan sekarang mengatakan mereka mungkin telah memecahkan masalah terkenal dengan menunjukkan bahwa lubang hitam memiliki sifat yang dikenal sebagai ‘rambut kuantum’.

Jika benar, ini akan menjadi kemajuan besar dalam fisika teoretis.

Profesor Xavier Calmette, dari Universitas Sussex, yang memimpin penelitian tersebut, mengatakan bahwa setelah mengerjakan matematika di balik masalah selama satu dekade, timnya telah membuat kemajuan pesat dalam satu tahun terakhir yang memberi mereka keyakinan bahwa mereka akhirnya memecahkan masalah. .

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

Paradoks Hawking diringkas sebagai berikut: Aturan fisika kuantum menyatakan bahwa informasi dipertahankan. lubang hitam Ini menimbulkan tantangan bagi hukum ini karena begitu sebuah objek memasuki lubang hitam, ia menghilang selamanya – bersama dengan informasi apa pun yang dikodekan di dalamnya. Hawking mengidentifikasi paradoks ini dan selama beberapa dekade terus membingungkan para sarjana.

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

Sebaliknya, teori puisi kuantum mengklaim untuk menyelesaikan paradoks dengan menjembatani kesenjangan antara relativitas umum dan mekanika kuantum menggunakan rumus matematika baru.

Nama itu mengacu pada pendapat, berdasarkan fisika klasik, bahwa lubang hitam dapat dianggap sebagai objek yang sangat sederhana, hanya ditentukan oleh massa dan kecepatan rotasinya. Prediksi lubang hitam botak tanpa ciri telah disebut “teori tak berbulu” sejak tahun 1970-an.

Calmette dan kolaboratornya percaya lubang hitam lebih kompleks — atau berbulu. Mereka menyarankan bahwa ketika materi runtuh ke dalam lubang hitam, ia meninggalkan jejak samar di medan gravitasinya. Sidik jari ini disebut sebagai “rambut kuantum,” dan penulis mengatakan itu akan menyediakan mekanisme yang menyimpan informasi selama keruntuhan lubang hitam. Berdasarkan teori ini, dua lubang hitam dengan massa dan jari-jari yang identik, tetapi dengan konfigurasi internal yang berbeda, akan memiliki perbedaan medan gravitasi yang sangat halus.

“Solusi kami tidak memerlukan ide spekulatif; sebaliknya, penelitian kami menunjukkan bahwa kedua teori dapat digunakan untuk membuat perhitungan lubang hitam yang konsisten dan menjelaskan cara menyimpan informasi tanpa memerlukan fisika baru yang radikal.”

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

Profesor Toby Wiseman, fisikawan teoretis di Imperial College London, menyebut makalah itu “kerja bagus”, tetapi tetap tidak yakin bahwa makalah itu menyelesaikan paradoks yang telah berlangsung selama puluhan tahun.

Yang terpenting, katanya, makalah itu menyarankan mungkin untuk mengumpulkan beberapa informasi tambahan tentang apa yang ada di dalam lubang hitam — tetapi itu tidak menunjukkan bahwa fenomena ini dapat menjelaskan semua informasi yang tampaknya hilang. “Mereka tidak muncul dan itulah inti dari kontradiksinya,” katanya.

“Perasaan saya adalah untuk benar-benar menyelesaikan paradoks ini, Anda harus sepenuhnya memahami bagaimana mekanika kuantum dan gravitasi bergabung,” katanya. “Mereka sedang melihat koreksi kecil, tapi tidak keseluruhan campuran dari keduanya.”

Calmette berkata, “Ketika Anda memiliki klaim besar, Anda harus mendukungnya. Akan butuh beberapa saat bagi orang-orang untuk menerima ini sepenuhnya. Ironi telah ada sejak lama dan Anda memiliki orang-orang terkenal di seluruh dunia yang mengerjakan ini. selama bertahun-tahun.”

Karya tersebut diterbitkan dalam Physical Review Letters.