Conform Descopera: Un nou studiu în domeniul fizicii teoretice extinde teoria relativității generale în dimensiuni superioare, oferind o perspectivă matematică asupra formării singularităților nude și a găurilor negre microscopice. Trio-ul de fizicieni din spatele acestei cercetări a demonstrat că un model repetitiv în geometria spațiu-timpului poate genera aceste fenomene cosmice. Această descoperire aduce argumente noi într-o dezbatere științifică veche de zeci de ani.
Singularități nude în fizica teoretică
Problema existenței singularităților nude, obiecte cosmice similare găurilor negre, dar lipsite de orizontul evenimentelor, a împărțit comunitatea fizicienilor. Lipsite de bariera invizibilă care împiedică evadarea oricărei forme de materie sau energie, singularitățile nude ar fi, teoretic, direct observabile. În 1997, renumitul fizician Stephen Hawking a recunoscut public pierderea unui pariu făcut anterior cu Kip Thorne și John Preskill, legat tocmai de existența acestor entități elusive. Dovada care l-a convins pe Hawking a venit în 1993 prin simulările numerice realizate de Matthew Choptuik. Acesta a demonstrat că, prin ajustarea fină a condițiilor inițiale, materia colapsată putea forma o structură instabilă, auto-organizată, denumită de fizicieni „cristal spațiu-timp”.
Fraqilitatea cristalelor spațiu-timp
Această configurație repetitivă prezintă o singularitate cu o curbură infinită. Starea este însă extrem de fragilă: fie se disipează complet în spațiu gol, fie se prăbușește într-o gaură neagră de dimensiuni microscopice, în funcție de cele mai mici fluctuații. Până acum, simulările computerizate s-au confruntat cu limitări de precizie din cauza reprezentării numerice pe biți finiți. Noul studiu depășește această barieră printr-o abordare analitică riguroasă. Cercetătorii au descoperit că prin extinderea teoriei relativității generale la un număr foarte mare de dimensiuni, ecuațiile devin mult mai maleabile.
Noi dimensiuni pentru înțelegerea universului
„Ori de câte ori fizicienii găsesc un parametru mic, sunt fericiți, deoarece pot rezolva ecuațiile când acesta este zero, adăugând ulterior corecții prin teoria perturbațiilor”, a explicat coautorul Daniel Grumiller, astrofizician la Universitatea de Tehnologie din Viena. Relativitatea generală, în formularea sa clasică, nu oferă un astfel de parametru simplificator. Însă, prin introducerea inversului numărului de dimensiuni și presupunând că acest număr este extrem de mare, ecuațiile capătă o structură simplificată.
Când numărul de dimensiuni tinde spre infinit, ecuațiile devin remarcabil de concise, permițând obținerea unei soluții exacte în doar câteva rânduri. Cu toate acestea, universul nostru nu dispune de dimensiuni infinite. Atunci când numărul de dimensiuni este redus către valori mai realiste, ecuațiile devin din ce în ce mai complexe. În prezent, cea mai mică valoare dimensională pe care fizicienii au reușit să o conecteze coerent prin calcule matematice este 52. În comparație, simulările numerice actuale pot procesa date doar până la dimensiunea 14. Echipa de cercetători intenționează să extindă calculele numerice la dimensiuni superioare, pentru a crea o punte între cele două metode de abordare și a demonstra astfel posibilitatea existenței acestor cristale și singularități nude într-un univers tridimensional.
Sursa: Descopera
