Un buco nero capace di mettere in discussione una delle regole più solide della fisica moderna: è quello che hanno tirato fuori dai loro calcoli alcuni ricercatori dell’Università di Cambridge, lavorando su simulazioni che spingono la teoria ben oltre le tre dimensioni a cui siamo abituati. Il punto che fa drizzare le antenne è semplice da raccontare, anche se la matematica dietro è tutt’altro che banale: secondo questi studi, la cosiddetta terza legge della meccanica dei buchi neri potrebbe non reggere in certe condizioni estreme.
Cosa dice la regola che traballa
Per capire perché la cosa abbia fatto rumore tra gli addetti ai lavori, bisogna fare un passo indietro fino al 1973, quando questa legge venne formulata. In sostanza stabilisce un limite preciso: un buco nero non può mai raggiungere lo zero assoluto, ovvero la temperatura più bassa immaginabile in natura. È un confine considerato invalicabile, una di quelle barriere che la fisica tratta come incrollabili. Eppure le simulazioni messe a punto a Cambridge raccontano una storia diversa, almeno sulla carta.
Il gruppo di ricerca ha usato delle reti neurali per modellare la nascita di un buco nero in condizioni che definire particolari è poco. Hanno lavorato in cinque dimensioni, un ambiente matematico che ovviamente non corrisponde al mondo in cui viviamo ma che serve agli studiosi per testare i limiti delle equazioni. E proprio qui è saltato fuori il risultato che incrina la regola: in quelle simulazioni, il buco nero arriva a toccare lo zero assoluto.
Solo gravità, niente materia
L’aspetto più curioso, quello che rende il tutto ancora più sorprendente, riguarda il modo in cui ci si arriva. Di norma, per raffreddare qualcosa fino a quei livelli servono processi complicati, c’è bisogno di materia, di interazioni, di una serie di ingredienti che lavorano insieme. Qui invece il buco nero raggiunge la temperatura limite contando solo sulla gravità, senza che entri in gioco alcuna forma di materia. Tutto si gioca sulla pura geometria dello spaziotempo, per dirla in modo semplice.
Si tratta di un buco nero estremo, una categoria che già di per sé sta al confine di quello che la teoria ammette. Questi oggetti rappresentano casi limite, situazioni in cui le proprietà fisiche vengono spinte fino al punto di rottura. Ed è proprio osservando uno di questi scenari estremi che i ricercatori di Cambridge si sono accorti che la terza legge, considerata valida da oltre cinquant’anni, potrebbe avere delle crepe finora invisibili.
Va detto con chiarezza: parliamo di un risultato ottenuto al computer, frutto di modelli e di un contesto a cinque dimensioni che non trova riscontro diretto nella realtà osservabile. Nessuno ha visto davvero un buco nero comportarsi così là fuori nello spazio. Però simulazioni di questo tipo hanno un valore enorme per chi studia la fisica teorica, perché aiutano a capire dove le leggi che diamo per scontate iniziano a vacillare e dove invece tengono botta. E quando una legge formulata nel 1973 mostra di poter cedere, anche solo in un mondo a cinque dimensioni, gli scienziati prendono nota.
