Esiste un ponte matematico tra la fisica delle particelle e le equazioni della gravità che sta aprendo scenari davvero interessanti nello studio dei buchi neri. Si chiama double copy, e fino a poco tempo fa era considerato uno strumento potente ma limitato a certi ambiti della fisica teorica. Ora, però, qualcosa è cambiato. Questo metodo si è dimostrato applicabile anche alla radiazione di Hawking, quel fenomeno affascinante e sfuggente che descrive come i buchi neri possano, in un certo senso, “evaporare” emettendo particelle.
Il concetto alla base è tanto elegante quanto complesso. La tecnica del double copy funziona come una sorta di traduttore universale. Permette di prendere soluzioni già note nel campo della fisica delle particelle, in particolare quelle che descrivono le interazioni tra particelle subatomiche, e trasformarle in soluzioni valide per le equazioni della gravità. È un po’ come avere una chiave che apre due porte completamente diverse. E non è un caso che i fisici abbiano iniziato a chiamarlo una vera e propria “Stele di Rosetta” matematica, un riferimento alla celebre pietra che permise di decifrare i geroglifici egizi collegando tra loro lingue diverse.
Dalla fisica delle particelle ai misteri dei buchi neri
Il fatto che il double copy funzioni anche con la radiazione di Hawking è una notizia che merita attenzione. La radiazione di Hawking, teorizzata dal fisico Stephen Hawking negli anni Settanta, rappresenta uno dei nodi più intricati della fisica moderna. Descrive un processo quantistico che avviene ai bordi di un buco nero, dove coppie di particelle virtuali vengono separate: una cade dentro il buco nero, l’altra sfugge via sotto forma di radiazione. Col passare del tempo, questo meccanismo farebbe perdere massa al buco nero, portandolo teoricamente a scomparire del tutto.
Il problema è che studiare questo fenomeno direttamente è complicato in modo quasi scoraggiante. Le equazioni della gravità, descritte dalla relatività generale di Einstein, sono notoriamente difficili da maneggiare, soprattutto quando entrano in gioco effetti quantistici. Ed è proprio qui che il double copy diventa prezioso. Invece di affrontare il problema dalla parte della gravità, i fisici possono lavorare con le equazioni della fisica delle particelle, che sono spesso molto più trattabili, e poi “copiare” i risultati ottenuti traducendoli nel linguaggio gravitazionale.
Una nuova strada per risolvere i paradossi
Questo collegamento tra le due aree della fisica non è solo un trucco matematico elegante. Apre una strada concreta verso la risoluzione di alcuni dei più grandi rompicapi legati ai buchi neri. Uno su tutti il cosiddetto paradosso dell’informazione. Quando un buco nero evapora attraverso la radiazione di Hawking, che fine fa l’informazione contenuta in tutto ciò che era caduto al suo interno? Viene distrutta per sempre, violando uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica? Oppure viene in qualche modo preservata e restituita?
Sono domande che da decenni tengono impegnati i migliori cervelli della fisica teorica. Il double copy, applicato alla radiazione di Hawking, offre un nuovo angolo di attacco. Permette di riformulare questi problemi in un linguaggio diverso, dove magari alcune soluzioni diventano più visibili, più accessibili.
Non si tratta di aver trovato la risposta definitiva. Ma avere a disposizione un nuovo strumento per tradurre tra il mondo delle particelle e quello della gravità è qualcosa che potrebbe accelerare la comprensione di fenomeni che restano tra i più misteriosi dell’universo. Il double copy applicato ai buchi neri e alla radiazione di Hawking rappresenta, nei fatti, l’apertura di un canale di comunicazione tra due linguaggi della fisica che fino a poco tempo fa sembravano parlare di cose completamente diverse.