‘Cabelo quântico’ pode resolver paradoxo dos buracos negros de Hawking, dizem cientistas

Hannah Devlin 17 de março de 2022 

Original: https://www.theguardian.com/science/2022/mar/17/quantum-hair-could-resolve-stephen-hawking-black-hole-paradox-say-scientists

Com novas formulações matemáticas, não seria preciso uma grande mudança de paradigma na Física 

O Paradoxo da Informação dos buracos negros, demonstrado por Stephen Hawking, atormentou os cientistas por meio século, levando alguns a questionar as leis fundamentais da Física. Agora, os cientistas dizem que podem ter resolvido o infame problema, mostrando que os buracos negros têm uma propriedade conhecida como "cabelo quântico".

Se isso estiver correto, será um avanço importante na Física Teórica.

 O Prof. Xavier Calmet, da Universidade de Sussex, que liderou o trabalho, disse que depois de trabalhar por uma década na matemática por trás do problema, sua equipe fez um rápido avanço no ano passado, levando-os a acreditar que finalmente o paradoxo foi resolvido.

 “Na comunidade científica em geral, imaginava-se que a resolução desse paradoxo exigiria uma mudança enorme de paradigma na Física, forçando a potencial reformulação da Mecânica Quântica ou da relatividade geral,” disse Calmet. "O que descobrimos – e acho particularmente emocionante – é que isso não é necessário."

O paradoxo de Hawking resume-se ao seguinte: as regras da Física Quântica afirmam que a informação sempre se conserva. Os buracos negros representam um desafio a esta lei, porque uma vez que um objeto entra em um buraco negro, desaparece totalmente – junto com toda a informação codificada nele. Hawking identificou este paradoxo, que por décadas continuou a confundir os cientistas.

Inúmeras soluções foram propostas, incluindo uma "Teoria do Firewall", na qual as informações queimariam antes de entrar no buraco negro, e a "Teoria do Fuzzball" que propunha que os buracos negros tinham limites indefinidos, além de várias ramificações exóticas da Teoria das Cordas. Mas a maioria dessas propostas exigia a reescrita das leis da Mecânica Quântica ou da Teoria da Gravidade de Einstein, os dois pilares da Física moderna.

 Por outro lado, a Teoria do “Cabelo Quântico” afirma resolver o paradoxo, fazendo a ponte entre a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica, usando uma nova formulação matemática.

O nome é uma referência à ideia, baseada na Física Clássica, de que os buracos negros podem ser vistos como objetos surpreendentemente simples, definidos apenas por sua massa e velocidade de rotação. A previsão de buracos negros “carecas”, sem características, tem sido apelidada de "Teorema da Calvície" desde a década de 1970.

Calmet e seus colegas acham que os buracos negros são mais complexos – “cabeludos”. Eles sugerem que, à medida que a matéria entra em colapso em um buraco negro, ela deixa uma marca tênue em seu campo gravitacional. Essa marca, chamada de “cabelo quântico”, segundo os autores, forneceria o mecanismo pelo qual a informação é preservada durante o colapso em um buraco negro. De acordo com essa teoria, dois buracos negros com massas e raios idênticos, mas com composições internas diferentes, teriam diferenças muito sutis em seus campos gravitacionais.

“Nossa solução não requer nenhuma ideia especulativa; em vez disso, nossa pesquisa demonstra que as duas teorias podem ser usadas para fazer cálculos consistentes para buracos negros e explicar como as informações são armazenadas, sem a necessidade de uma nova Física radical”, disse Calmet.

Não há nenhuma maneira óbvia de testar a teoria através de observações astronômicas – as flutuações gravitacionais seriam muito pequenas para serem mensuráveis. Mas é provável que a teoria passe por um escrutínio severo da comunidade teórica.

O professor Toby Wiseman, físico teórico do Imperial College London, descreveu o artigo como “um bom trabalho”, mas não acredita que possa resolver o paradoxo de décadas.

Segundo ele, o estudo basicamente sugere que pode ser possível obter algumas informações adicionais sobre o que estava dentro do buraco negro – mas não mostra que o fenômeno poderia explicar a totalidade das informações aparentemente perdidas. "Isso eles não mostraram, e esse é o ponto crucial do paradoxo", disse ele.

"Sinto que para realmente resolver esse paradoxo, você tem que entender completamente como a Mecânica Quântica e a Gravidade se unem", disse ele. "Eles estão olhando para pequenas correções, mas não para a combinação completa dos dois."

Calmet disse: “Quando você tem uma grande afirmação, você tem que mostrar evidências. Vai levar algum tempo para as pessoas aceitarem isso. O paradoxo existe há muito tempo, e há pessoas muito famosas no mundo todo trabalhando nele há anos.”

O trabalho foi publicado na revista Physical Review Letters.