Da Orsina Fiorentini 
La morte è stata ingannata da Stephen Hawking? Premio Nobel?
Quando l’iconico fisico è morto il 14 marzo 2018, i dati erano già a portata di mano che potrebbero confermare una previsione inquietante e di vasta portata che ha fatto più di quattro decenni fa. Il dottor Hawking aveva ipotizzato che i buchi neri, quel destino da gravità, potessero solo diventare più grandi, non mai più piccoli, inghiottendo informazioni mentre andavano e minacciando la nostra capacità di tracciare la storia dell’universo.
Questi dati sono stati ottenuti nel 2015 quando il Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, o LIGO, ha registrato segnali da due enormi buchi neri che si sono scontrati e hanno creato un buco nero ancora più massiccio.
La previsione del dottor Hawking è stata il primo passo cruciale di una serie di intuizioni sui buchi neri che hanno cambiato la fisica moderna. La posta in gioco è se la gravità einsteiniana, che costituisce l’universo più grande, segua le stesse regole della meccanica quantistica, le regole contraddittorie che prevalgono all’interno dell’atomo.
È stata pubblicata la conferma delle previsioni del dottor Hawking Quest’estate in lettere di recensione fisiche. Un team guidato da Maximiliano Isi, un fisico del Massachusetts Institute of Technology, e i suoi colleghi hanno trascorso anni a scavare nei dettagli delle scoperte di LIGO e a luglio hanno finalmente annunciato che il dottor Hawking aveva ragione, almeno per questo colore nero. collisione foro.
“È un test entusiasmante perché è un risultato a lungo desiderato che non può essere raggiunto in un laboratorio sulla Terra”, ha detto in una e-mail Matthew Geisler, ricercatore della Cornell University e parte del team del Dr. Issey. “Questo test ha richiesto lo studio della fusione di due buchi neri a più di un miliardo di anni luce di distanza e non potrebbe essere realizzato senza LIGO e i suoi rivelatori senza precedenti”.
Nessuno pretende di conoscere la mente del Comitato del Premio Nobel, e i nomi delle persone nominate per il premio sono stati tenuti segreti per altri 50 anni. Ma molti studiosi concordano sul fatto che la conferma del dottor Essie della previsione di Hawking avrebbe potuto rendere il dottor Hawking – e i suoi coautori su un documento specifico sull’argomento – ammissibili per il Premio Nobel.
Ma il premio Nobel non può essere assegnato postumo. Il risultato del dottor Issa è arrivato troppo tardi.
Lunedì torna la settimana del Premio Nobel, quando alcuni scienziati sperano in una telefonata per ungerli vincitori e invitarli a un sontuoso galà a Stoccolma il 10 dicembre (quest’anno, a causa della pandemia, i premi saranno consegnati in i paesi vincitori.)
Il dottor Hawking, probabilmente uno dei ricercatori più conosciuti e onorati, non ha mai vinto un premio Nobel e mai lo farà. La sua storia è un promemoria di come l’ultimo premio per il prestigio è soggetto alle vicissitudini del destino.
la nuvola dell’universo
La storia è iniziata nel 1970, quando una notte il dottor Hawking si stava preparando per andare a letto, un compito arduo per un uomo già mezzo paralizzato dalla sclerosi laterale amiotrofica, o morbo di Lou Gehrig.
Stava pensando ai buchi neri – oggetti con una forza gravitazionale così forte che nemmeno la luce può sfuggire da loro, secondo la teoria della relatività generale di Albert Einstein. Loro si aprono all’infinito.
Ogni buco nero è circondato da un orizzonte degli eventi, una bolla invisibile che segna il confine del non ritorno; Qualunque cosa entri non uscirà mai. Il dottor Hawking si rese conto che la teoria di Einstein significava anche che l’orizzonte degli eventi di un buco nero non poteva mai diminuire. Un buco nero sta solo guadagnando massa, quindi la superficie totale del suo orizzonte degli eventi sta solo crescendo.
È stata un’idea audace. La natura non doveva funzionare in questo modo. E se i buchi neri si dividessero in due, o si sparpagliassero e scomparissero, come bolle di sapone?
La visione di Hawking divenne la pietra angolare del documento del 1973, “Le quattro leggi della meccanica dei buchi neri,Lo scrisse con James Bardeen, ora all’Università di Washington, e Brandon Carter, attualmente al Centro nazionale francese per la ricerca scientifica.
Queste leggi contenevano anche una conseguenza inquietante della fisica chiamata teoria “senza capelli”. La superficie dell’orizzonte degli eventi è una misura di tutte le informazioni che il buco nero ha ingerito. È abbastanza lo stesso con un buco nero, se consuma materia o antimateria, una Tesla o una Volkswagen, uno struzzo o una balena. I buchi neri hanno solo tre proprietà: massa, spin e carica elettrica. Non ci sono altri dettagli, né registrazioni di “Poesia”.
Questa teoria significa che man mano che un buco nero invecchia e il suo orizzonte degli eventi aumenta, aumenterà anche la quantità di informazioni perse su ciò che c’è dentro. L’universo diventerà sempre più stupido, nascondendo sempre più dettagli del suo passato, inclusa forse la tua esistenza. Il mistero si è approfondito nel 1974, quando il Dr. Hawking ha calcolato che gli effetti quantistici avrebbero causato la fuoriuscita di un buco nero lentamente ed esploso.
La ricerca per capire cosa succede alle informazioni in un buco nero ha cambiato la fisica di base e rivitalizzato una generazione di giovani teorici. La posta in gioco è se la gravità di Einstein, che governa l’universo, e la meccanica quantistica, che governa il microcosmo, giochino secondo le stesse regole.
“Tutto è iniziato con la realizzazione di Hawking che l’area totale dell’orizzonte dei buchi neri non potrebbe mai diminuire”, ha detto il dott. Isi.
Ma senza buchi neri da sperimentare, le idee del dottor Hawking non possono essere testate.
LIGO in soccorso
LIGO lo cambierà. Questa era la promessa che Kip Thorne, un fisico teorico al Caltech e uno dei fondatori di LIGO, ha fatto al Dr. Hawking nel 2003. Il nuovo array sarà in grado di risolvere le proprietà dei buchi neri quando il Dr. Ha compiuto 70 anni nel 2012.
“Il tuo dono è che i rilevatori di onde gravitazionali – LIGO, GEO, Virgo e LISA – metteranno alla prova le tue previsioni del buco nero dell’età dell’oro, e inizierai a farlo ben prima del tuo settantesimo compleanno”, ha detto di recente il dott. Thorne mentre gli dice .
Ci è voluto più tempo – fino al 14 settembre 2015 – perché LIGO osservasse il suo primo evento storico: la collisione di due buchi neri. Abbinando i modelli d’onda rilevati con simulazioni al computer, il team di LIGO ha concluso che uno dei buchi neri era 36 volte più grande del nostro sole e l’altro era 29 volte più grande, equivalente a un totale di 65 soli. La collisione ha provocato un nuovo buco nero con una massa di circa 62 soli. Tre soli di energia sono scomparsi nelle onde gravitazionali che hanno scosso l’universo.
L’osservazione non solo ha confermato l’esistenza delle onde gravitazionali, come predisse Einstein 100 anni fa, ma ha fornito la prima prova diretta di buchi neri.
Una copia trapelata del documento di scoperta ha raggiunto il dottor Hawking pochi giorni prima dell’annuncio ufficiale dei risultati. Era stupito di non trovare alcuna menzione delle quattro leggi della meccanica dei buchi neri, o della possibilità che la scoperta servisse da test per loro. Ha scritto al dottor Thorne su Skype, l’autore dell’articolo.
“Stephen è totalmente stupito”, ha scritto il dottor Thorne ai colleghi.
Nessuno pensava di controllare le leggi della meccanica dei buchi neri, ed era troppo tardi per aggiungere qualcosa alla carta. Inoltre, come ha spiegato di recente il dottor Thorne, i dati erano troppo rumorosi per misurare le dimensioni di un buco nero appena formato abbastanza bene da confermare la teoria del dottor Hawking.
Nel 2017, il dottor Geisler, uno studente laureato al Caltech, e i suoi colleghi hanno utilizzato simulazioni numeriche di buchi neri in collisione per guardare più in profondità nel vortice del giorno del giudizio.
Quando si forma un buco nero appena unito, vibra. Come il tamburo, genera un tono di base e armoniche – tonalità o toni di base. Il Dr. Geisler ha scoperto che i toni si sono rivelati sorprendentemente forti all’inizio del processo di fusione. Usando questi toni, nel 2019 lui e i suoi colleghi Dimostra la teoria “senza capelli”, che afferma che i buchi neri possono essere descritti solo da tre parametri.
Quest’estate sono stati in grado di ampliare la portata della loro analisi sfruttando un grado significativo del nuovo buco nero per misurarne le dimensioni. Concludono che l’area dell’orizzonte degli eventi del nuovo buco nero è aumentata, come aveva previsto da tempo il dottor Hawking.
Sogni da Nobel
Questo avrebbe fatto guadagnare al dottor Hawking un premio Nobel se fosse ancora vivo?
“Non mi sento a mio agio a speculare”, ha detto il dottor Thorne, che ha condiviso il Premio Nobel per la Fisica 2017 per il suo ruolo nello sviluppo di LIGO.
Andrew Strominger dell’Università di Harvard, collaboratore di lunga data del dottor Hawking, ha dichiarato: “Non sono al corrente delle deliberazioni del Comitato per il Nobel, ma Hawking sarebbe stato davvero incluso in questo premio se fosse stato vivo. Le recenti esperienze faranno il caso ancora più forte.”
Daniel Holz, un astrofisico dell’Università di Chicago che fa parte della collaborazione LIGO ma non fa parte del team del Dr. Essie, ha descritto il risultato come “assolutamente notevole”.
“Si può dire che è una conferma osservativa di una delle sue previsioni”, ha detto. “Vorrei che il Comitato Nobel lo riconoscesse.”
Il premio di fisica ha sempre gravitato verso scoperte pratiche e sperimentali; Anche Einstein vinse il premio per aver spiegato l’effetto fotoelettrico, non per la relatività. Il punto più lontano raggiunto recentemente dal Comitato Nobel per l’Astrofisica Teorica è stato nel 2020, quando Roger Penrose dell’Università di Oxford ha ricevuto un premio per aver dimostrato che i buchi neri erano possibili nell’universo.
Ma ha condiviso il premio con due astronomi, Reinhard Genzel, dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, e Andrea Oche, dell’Università della California, Los Angeles, hanno entrambi studiato il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
Anche se il dottor Hawking fosse ancora vivo quando è stata dimostrata la teoria della regione del buco nero, sarebbe stato difficile per lui essere una buona scelta: il premio Nobel poteva essere assegnato a tre persone al massimo. E che dire del dottor Bardeen e del dottor Carter, coautori del dottor Hawking? E la squadra del dottor Issey?
Il dottor Hawking non sarebbe il primo scienziato a morire troppo presto per ricevere un premio Nobel.
Michael Turner, un importante cosmologo ora alla Kavli Foundation di Los Angeles, ha scritto in una e-mail, riferendosi all’astronomo Edwin Hubble, che ha scoperto l’universo in espansione. “Ma è morto prima.”
Robert Prout, fisico teorico dell’Université Libres de Brussels, sarebbe stato probabilmente incluso nel Premio Nobel 2013 per aver predetto l’esistenza del bosone di Higgs, insieme al collega François Englert e Peter Higgs dell’Università di Edimburgo, se avesse non è stato. Morì nel 2011.
Ronald Drever dell’Università di Glasgow, uno dei fondatori di LIGO, avrebbe condiviso il Premio Nobel 2017 con il Dr. Thorne e Rainer Weiss del Massachusetts Institute of Technology se non fosse morto all’inizio del 2017. Il suo posto è stato preso da Barry C. Parrocchia del Caltech.
Il dottor Hawking riposa accanto a Isaac Newton e Charles Darwin nell’Abbazia di Westminster. Forse è meglio che passare l’inverno a Stoccolma.