La teoria seducente… un muro di energia alla fine dello spazio-tempo

Rivoluzione nella fisica o caos primordiale? Secondo una teoria, il cosiddetto “paradosso del firewall di un buco nero”, l’orizzonte di un buco nero sarebbe protetto. Esisterebbe, infatti, un “muro di energia” contro il quale ogni oggetto si disintegrerebbe nei suoi componenti fondamentali. Questa ipotesi sta costringendo la comunità dei fisici a rivedere alcuni progressi che sembravano acquisiti nel tentativo di conciliare relatività generale e meccanica quantistica che dopo queste scoperte sembrerebbero prendere due strade opposte.

Immediata la risposta dalla comunità scientifica: “Personalmente la ritengo la cosa migliore accaduta da un po’ di tempo a questa parte”, sostiene Raphael Bousso, dell’Università della California a Berkeley, “È come un terremoto di nono grado sulla scala Richter, di gran lunga la cosa più scioccante e sorprendente che mi sia capitata durante la mia carriera”.

I fisici ipotizzano da tempo che lo spazio è liscio all’orizzonte di un buco nero, il punto di non ritorno da cui nulla può sfuggire. Il nuovo lavoro parla invece di firewall e quindi le due idee sono mutualmente incompatibili.

Joseph Polchinski del Kavli Institute for Theoretical Physics e Università della California a Santa Barbara e colleghi hanno concluso che lo spazio non è liscio all’orizzonte di un buco nero: questo significa che tutte le leggi della fisica non hanno più valore. Invece di un confine impercettibile, secondo i ricercatori deve esserci una netta discontinuità, il firewall appunto: “Qualsiasi oggetto lo colpisca di fatto dovrebbe dissolversi nei suoi costituenti fondamentali”.

Inizialmente, molti fisici hanno contestato con forza l’idea bizzarra dei firewall. “Ho cercato in ogni modo di liberarmene, ma è improbabile che ci riesca”, aggiunge Bousso. “Ho deciso che la via più promettente è ipotizzare che esistono per capire perché si formano”. Neppure i principali fautori dell’idea sono del tutto persuasi. “Alcune persone, tra cui io la metà della volte, pensano che qualche nostra sottile ipotesi in realtà non sia valida”, dice Polchinski. Eppure lui e tutti gli altri ammettono di non aver ancora individuato una falla nella teoria.

La rivelazione dei firewall è un passo in avanti, ma ha anche svelato un problema che nessuno finora aveva considerato, costringendo gli scienziati a ripensare alcuni progressi che sembravano acquisiti nel tentativo di risolvere un conflitto fondamentale della fisica, ovvero l’incompatibilità tra la relatività generale, che descrive l’universo su grande scala, e la meccanica quantistica, che si applica al mondo subatomico. Per descrivere il comportamento di buchi neri di piccole dimensioni ma massicci sono necessarie entrambe le teorie, ma attualmente non c’è modo di farle funzionare insieme.

Nel 1997, Juan Maldacena dell’Institute for Advanced Study di Princeton, aveva trovato un modo per conciliare alcuni aspetti delle due teorie in conflitto tra loro, grazie a una versione della gravità quantistica in grado di descrivere anche i buchi neri. Il suo lavoro è stato un enorme progresso, ma la teoria del firewall dimostra che ha lasciato irrisolti più problemi di quanti si pensasse. “Cullati dall’idea che certi problemi dei buchi neri avessero trovato soluzione, alcuni addetti ai lavori si sono, per così dire, addormentati”, spiega Peter Woit fisico e matematico della Columbia. “Le ultime novità li hanno svegliati dal loro sonno dogmatico, costringendoli ad ammettere che alcuni aspetti non sono stati realmente compresi”. Marolf è d’accordo: “Questa nuova teoria ci costringe a riconsiderare problemi che pensavamo fossero risolti”, spiega. “È sconcertante rendersi conto di quanta strada abbiamo ancora da percorrere”.

Ma ancora non è chiaro come si possa andare avanti. “Penso che sia giusto affermare che la gravità quantistica è ferma, bloccata”, dice Matt Strassler, fisico alla Harvard University. Non c’è da preoccuparsi, però, perché non c’è niente che fisici amino più di una sfida. “Penso che dal punto di vista concettuale la strada da percorrere sia ancora molto lunga”, ha detto all’inizio di ottobre Leonard Susskind, fisico della Stanford University. “Ritengo che vi sia una grande lacuna nella nostra conoscenza, ma la colmeremo; state certi che ce la faremo”.