Teoria e Stephen Hawking për avullimin e vrimave të zeza bie ndesh me ligjet e mekanikës kuantike. Një punim i ri gjen një rrugëdalje nga ky paradoks, me kusht që universi të ketë shtatë dimensione.
Një studim i ri teorik sugjeron që vrimat e zeza mund të mos avullohen kurrë plotësisht, gjë që bie ndesh me një teori famëkeqe të Stephen Hawking që duket se shkel ligjet themelore të mekanikës kuantike . Në vend të kësaj, vrimat e zeza mund të lënë pas mbetje të vogla e të qëndrueshme që ruajnë të gjithë informacionin që dikur konsumonin, sugjeron studimi.
Por ka një kthesë – fjalë për fjalë. Që teoria të funksionojë, universi duhet të ketë tre dimensione shtesë të fshehura që njerëzit nuk mund t’i perceptojnë, duke e bërë hapësirë-kohën shtatëdimensionale. Ndërsa këto dimensione të fshehura palosen dhe përdridhen, ato krijojnë një forcë shtytëse që i pengon vrimat e zeza të avullohen plotësisht.
Puna, ndonëse e vështirë për t’u testuar drejtpërdrejt, lidh vrimat e zeza me gjeometrinë e dimensioneve shtesë, duke ofruar një qasje të re ndaj njërit prej enigmave më të thella në fizikë.
Një paradoks që sfidon themelet e fizikës
Vrimat e zeza shpesh mendohen si kurthe kozmike nga të cilat nuk shpëton asgjë. Megjithatë, që nga vitet 1970, fizikantët e kanë ditur se këto gjigante kozmike nuk janë tërësisht të zeza. Fizikani i famshëm teorik Stephen Hawking propozoi që vrimat e zeza lëshojnë rrezatim dhe avullojnë ngadalë me kalimin e kohës, gjë që çon në një kontradiktë shqetësuese të njohur si paradoksi i humbjes së informacionit.
“Imagjinoni sikur të hidhni një libër në zjarr”, tha për Live Science nëpërmjet email-it bashkëautori i studimit Richard Pinčák , një studiues i lartë në Institutin e Fizikës Eksperimentale të Akademisë Sllovake të Shkencave. “Libri është shkatërruar, por në parim mund të rindërtosh çdo fjalë nga tymi, hiri dhe nxehtësia – informacioni është i përzier, jo i humbur.”
Por kur një vrimë e zezë avullohet plotësisht, informacioni rreth gjithçkaje që ka rënë në të duket se zhduket, duke shkelur një parim thelbësor të mekanikës kuantike.
Për dekada të tëra, fizikantët kanë luftuar për ta zgjidhur këtë paradoks. Tani, studimi i ri, i botuar më 19 mars në revistën General Relativity and Gravitation , sugjeron se përgjigjja mund të qëndrojë në strukturën e fshehur të vetë hapësirë-kohës.Hulumtimi i ri eksploron një univers me më shumë dimensione sesa katër të njohurit. Në këtë kuadër, kozmosi përmban shtatë dimensione, tre prej të cilave janë kompakte dhe të padukshme në shkallët e përditshme.
“Ne përjetojmë tre dimensione të hapësirës dhe një të kohës – katër dimensione në total”, tha Pinčák. “Modeli ynë propozon që universi në fakt ka shtatë dimensione: katër që njohim, plus tre dimensione të vogla shtesë të mbështjella aq fort sa nuk mund t’i perceptojmë drejtpërdrejt.”
Këto dimensione shtesë janë rregulluar në një strukturë shumë simetrike të njohur si gjeometri G₂. Ky kuadër matematik, i cili shpesh eksplorohet në teori të përparuara si një version i teorisë së vargjeve i njohur si teoria M, përcakton se si “palosen” dimensionet e fshehura.
“Mendojeni si origami,” tha Pinčák. “Mënyra se si e palosni letrën përcakton se çfarë mund të bëjë forma përfundimtare.”
Në modelin e ri, kjo strukturë gjeometrike prodhon një efekt fizik të quajtur përdredhje, i cili mund të mendohet si një përdredhje e hapësirë-kohës. Kjo fushë përdredhjeje rezulton të luajë një rol vendimtar në fizikën e vrimave të zeza.
Torsioni dhe lindja e mbetjeve të qëndrueshme të vrimave të zeza
Studimi tregon se përdredhja gjeneron një forcë shtytëse që bëhet e rëndësishme në shkallë jashtëzakonisht të vogla, afër fundit të jetës së një vrime të zezë. Ndërsa vrima e zezë tkurret përmes rrezatimit Hawking, kjo forcë përfundimisht kundërvepron me një kolaps të mëtejshëm.
“Kjo forcë shtytëse vepron si një frenim, duke ndaluar avullimin përpara se vrima e zezë të zhduket plotësisht”, tha Pinčák.
Në vend që të zhduket, vrima e zezë stabilizohet në një mbetje të vogël. Sipas modelit, ky objekt i mbetur ka një masë prej rreth 9 × 10⁻⁴¹ kilogramë – rreth 10 miliardë herë më e vogël se një elektron.
Çështja kryesore është se kjo mbetje mund të ruajë informacionin që ka rënë në vrimën e zezë, duke shmangur çdo shkelje të mekanikës kuantike. Informacioni është i koduar në lëkundje delikate të njohura si mënyra kuazinormale, të cilat veprojnë si bartës të të dhënave të humbura.Modeli zbulon gjithashtu një lidhje të papritur me fizikën e grimcave : Ekzistenca e tre dimensioneve të fshehura, së bashku me praninë e përdredhjes, prodhon modelin e ndërveprimeve të grimcave përgjegjëse për mekanizmin e Higgsit, fenomenin që u jep masë grimcave elementare si elektronet dhe kuarket.
“E njëjta fushë torsioni… gjeneron një peizazh energjie potenciale që është identik në formë me atë që është përgjegjëse për dhënien e masës bozoneve W dhe Z – bartësve të forcës së dobët bërthamore”, tha Pinčák.
Kjo lidhje lidh sjelljen e vrimave të zeza me shkallën elektrodobët, një shkallë energjie e njohur mirë në fizikën e grimcave.
Ku teoria e re arrin kufijtë e saj
Pavarësisht tërheqjes së tij, modeli përballet me sfida të rëndësishme. Përshkrimi standard i avullimit të vrimave të zeza mbështetet në një përafrim gjysmëklasik, i cili pritet të zbërthehet në shkallë jashtëzakonisht të vogla pranë masës së Plankut – afërsisht 10-5 gram . Kjo është shkalla e masës në të cilën efektet kuantike gravitacionale bëhen të forta dhe të pamundura për t’u injoruar.
“Ndërsa vrima e zezë tkurret drejt shkallës Planck, të gjitha modelet ekzistuese – përfshirë edhe tonat – duhet përfundimisht të përballen me kalimin në regjimin e thellë të gravitetit kuantik”, vuri në dukje Pinčák.
Në këtë regjim, kërkohet një teori e plotë e gravitetit kuantik , por një teori e tillë mbetet e paplotë. Puna e re nuk pretendon ta zgjidhë plotësisht këtë problem. Përkundrazi, ajo ofron një mekanizëm konkret se si mund të shfaqet fizika e re në fazën përfundimtare të avullimit.
“Ajo që e dallon qasjen tonë është se ne nuk pretendojmë se avullimi gjysmëklasik vepron deri në masën e mbetur”, tha Pinčák. “Në atë pikë, një efekt i ri fizik … merr përsipër dhe stabilizon konfigurimin.”
Testimi i drejtpërdrejtë i teorisë do të jetë jashtëzakonisht i vështirë; shkallët përkatëse të energjisë janë shumë përtej mundësive të përshpejtuesve aktualë të grimcave. Megjithatë, modeli bën parashikime të qarta që, në parim, mund të testohen.
Për shembull, parashikon që grimcat hipotetike Kaluza-Klein të shoqëruara me dimensione shtesë duhet të kenë masa prej rreth 10¹⁶ gigaelektronvolt – rreth 14 urdhra madhësie më të rënda se kuarku top, grimca elementare më masive e njohur. Zbulimi i versioneve më të lehta të këtyre grimcave me përshpejtues aktualë ose të ardhshëm do ta përjashtonte modelin.Një mundësi tjetër përfshin vëzhgimin e fazave të fundit të avullimit të vrimave të zeza, veçanërisht për vrimat e zeza primordiale. Teleskopët e ardhshëm me rreze gama ose detektorët e valëve gravitacionale mund të ofrojnë prova indirekte për mbetjet e qëndrueshme.
“Pika e rëndësishme është që parashikimet janë konkrete – modeli mund të jetë i gabuar, gjë që e bën atë shkencor”, tha Pinčák.
Duke parë përpara, studiuesit synojnë ta lidhin kornizën e tyre më drejtpërdrejt me teoritë themelore siç është teoria M dhe të kuptojnë më mirë se si ruhet informacioni në mbetje. Nëse konfirmohet, ideja që vrimat e zeza lënë pas mbetje të vogla, të pasura me informacion, mund të riformësojë kuptimin tonë të gravitetit, mekanikës kuantike dhe strukturës themelore të universit.
Burimet e Artikullit
Pinčák, R., Pigazzini, A., Pudlák, M., & Bartoš, E. (2026). Origjina gjeometrike e një mbetjeje të qëndrueshme të vrimës së zezë nga përdredhja në gjeometrinë e G$$_2$$-manifold. Relativiteti i Përgjithshëm dhe Gravitacioni , 58 (3
