Sebuah tim fisikawan internasional dari AS, Inggris, dan Italia, telah ikut menulis dua makalah yang akhirnya menyelesaikan masalah yang membingungkan para ilmuwan selama hampir setengah abad.
Dengan perhitungan baru mereka telah menunjukkan bahwa lubang hitam memiliki medan gravitasi pada tingkat kuantum yang mengkodekan informasi tentang bagaimana mereka terbentuk. Ini adalah kunci yang hilang dari paradoks Stephen Hawking ketika dia menyarankan tidak ada sisa masa lalu mereka.
“Ternyata lubang hitam sebenarnya adalah anak-anak yang baik, yang menyimpan ingatan bintang-bintang yang melahirkannya,” kata Xavier Calmet, profesor fisika teoretis di University of Sussex.
Paradoks terpecahkan
Pada tahun 1960-an, fisikawan terkemuka John Archibald Wheeler mengungkapkan fakta bahwa lubang hitam tidak memiliki fitur yang dapat diamati di luar massa total, putaran, dan muatannya dengan frasa “lubang hitam tidak memiliki rambut.” Ini dikenal sebagai teorema tanpa rambut.
Setelah menunjukkan bahwa lubang hitam sebenarnya memiliki karakteristik tambahan ini, dalam makalah kolaboratif pertama mereka Profesor Stephen Hsu, Calmet, Folkert Kuipers, juga dari Universitas Sussex, dan Roberto Casadio dari Universitas Bologna telah memberi label penemuan mereka sebagai ‘rambut kuantum dari gravitasi,’ dalam anggukan pada frase Wheeler.
“Lubang hitam telah lama dianggap sebagai laboratorium yang sempurna untuk mempelajari bagaimana menggabungkan teori relativitas umum Einstein dengan mekanika kuantum,” jelas Calmet. “Pada umumnya diasumsikan dalam komunitas ilmiah bahwa menyelesaikan paradoks ini akan membutuhkan perubahan paradigma besar dalam fisika, memaksa perumusan ulang potensial baik mekanika kuantum atau relativitas umum.
“Apa yang kami temukan—dan menurut saya sangat menarik—adalah bahwa ini tidak perlu,” lanjut Calmet. “Solusi kami tidak memerlukan ide spekulatif, sebaliknya penelitian kami menunjukkan bahwa kedua teori tersebut dapat digunakan untuk membuat perhitungan yang konsisten untuk lubang hitam dan menjelaskan bagaimana informasi disimpan tanpa memerlukan fisika baru yang radikal.”
Menggunakan metode matematika yang dikembangkan selama 10 tahun terakhir untuk melakukan perhitungan dalam gravitasi kuantum, para ilmuwan telah menunjukkan secara eksplisit bahwa materi yang runtuh ke dalam lubang hitam meninggalkan jejak di medan gravitasi lubang hitam ketika koreksi gravitasi kuantum diperhitungkan. Jejak ini adalah apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai ‘rambut kuantum.’
PERIKSA: Para astronom Temukan Jenis Bintang Baru yang Tercakup dalam Abu Pembakaran Helium
Secara khusus, mereka membandingkan medan gravitasi dua bintang dengan massa dan jari-jari total yang sama tetapi komposisinya berbeda. Pada tingkat klasik, kedua bintang memiliki potensi gravitasi yang sama, tetapi pada tingkat kuantum, potensinya bergantung pada komposisi bintang. Ketika bintang-bintang runtuh ke dalam lubang hitam, medan gravitasi mereka menyimpan ingatan tentang apa yang membuat bintang-bintang itu terbentuk dan mengarah pada kesimpulan bahwa lubang hitam memang memiliki rambut.
“Konsep kausal atau cakrawala peristiwa adalah inti dari gagasan lubang hitam,” jelas Hsu. “Apa yang ada di balik cakrawala, dalam fisika klasik, tidak dapat memengaruhi eksterior. Kami menunjukkan bahwa ada keterjeratan rumit antara keadaan kuantum materi di balik cakrawala (di dalam lubang) dan keadaan graviton di luar. Keterikatan ini memungkinkan untuk mengkodekan informasi kuantum tentang interior lubang hitam dalam radiasi Hawking yang lolos hingga tak terhingga.”
TERKAIT: Lukisan Artis adalah yang Pertama Dikuratori di Bulan: ‘Ini Akan Bertahan Selamanya’
Dalam makalah lanjutan mereka, yang diterbitkan dalam jurnal terpisah, Physics Letters B, Calmet dan Hsu menunjukkan bahwa ‘rambut kuantum’ mereka menyelesaikan Paradoks Informasi Lubang Hitam Hawking, yang muncul dari saran Profesor Stephen Hawking pada tahun 1976 bahwa, saat mereka menguap dan memancarkan radiasi termal, lubang hitam menghancurkan informasi tentang apa yang telah membentuknya. Ini tampaknya melanggar hukum dasar mekanika kuantum yang menyatakan bahwa setiap proses dalam fisika dapat dibalik secara matematis.
LAGI: Blok Bangunan Kunci Untuk Kehidupan Ditemukan di Planet yang Berjarak 444 Tahun Cahaya
‘Rambut kuantum’ para ilmuwan, bagaimanapun, menyediakan mekanisme di mana informasi disimpan selama runtuhnya lubang hitam dan dengan demikian menyelesaikan salah satu kebingungan sains modern yang paling terkenal.
“Seperti yang kita ketahui dari Einstein, gaya gravitasi muncul dari geometri ruangwaktu itu sendiri,” kata Hsu. “Oleh karena itu, ketika kita mengkuantisasi gravitasi, kita berharap menemukan hal-hal baru tentang ruangwaktu kuantum. Dalam hal ini, kita belajar bahwa radiasi Hawking dari lubang hitam terjerat dengan keadaan kuantum ruang-waktu itu sendiri!”
Karya ini muncul di jurnal Physical Review Letters, dan di Physics Letters B.
Sumber: Universitas Negeri Michigan
SHARE Berita Jauh Ini di Umpan Sosial Anda…
Posted By : nomor yang akan keluar malam ini hongkong
