Kredit gambar: NASA
Stephen Hawking dan Kip Thorne mungkin berhutang pada John Preskill satu set ensiklopedi.
Pada tahun 1997, ketiga kosmolog membuat taruhan terkenal untuk apakah informasi yang memasuki lubang hitam tidak ada lagi - yaitu, apakah bagian dalam lubang hitam diubah sama sekali oleh karakteristik partikel yang memasukinya.
Penelitian Hawking menunjukkan bahwa partikel tidak memiliki efek apa pun. Tetapi teorinya melanggar hukum mekanika kuantum dan menciptakan kontradiksi yang dikenal sebagai "paradoks informasi".
Sekarang fisikawan di Ohio State University telah mengusulkan solusi menggunakan teori string, sebuah teori yang menyatakan bahwa semua partikel di alam semesta terbuat dari string bergetar kecil.
Samir Mathur dan rekan-rekannya telah memperoleh seperangkat persamaan yang luas yang sangat menyarankan bahwa informasi terus ada - terikat dalam jalinan string raksasa yang mengisi lubang hitam dari intinya ke permukaannya.
Temuan menunjukkan bahwa lubang hitam tidak mulus, entitas tanpa fitur seperti yang telah lama dipikirkan para ilmuwan.
Sebaliknya, mereka berserabut? Fuzzballs.?
Mathur, profesor fisika di Ohio State, mencurigai Hawking dan Thorne tidak akan terkejut dengan hasil penelitian tersebut, yang muncul dalam jurnal Nuclear Physics B. edisi 1 Maret.
Dalam taruhan mereka, Hawking, profesor matematika di University of Cambridge, dan Thorne, profesor fisika teori di Caltech, bertaruh bahwa informasi yang memasuki lubang hitam dihancurkan, sementara Preskill - juga seorang profesor fisika teori di Caltech - mengambil pandangan sebaliknya. Taruhannya adalah satu set ensiklopedi.
"Saya pikir sebagian besar orang menyerah pada gagasan bahwa informasi dihancurkan begitu gagasan teori string mulai menonjol pada 1995," katanya. Kata Mathur. "Hanya saja tidak ada yang bisa membuktikan bahwa informasi itu bertahan sebelum sekarang."
Dalam model klasik tentang bagaimana lubang hitam terbentuk, objek supermasif, seperti bintang raksasa, runtuh untuk membentuk titik yang sangat kecil dari gravitasi tanpa batas, yang disebut singularitas. Wilayah khusus di ruang angkasa mengelilingi singularitas, dan benda apa pun yang melintasi perbatasan wilayah itu, yang dikenal sebagai horizon peristiwa, ditarik ke dalam lubang hitam, tidak pernah kembali.
Secara teori, bahkan cahaya pun tidak bisa lepas dari lubang hitam.
Diameter horizon peristiwa tergantung pada massa benda yang membentuknya. Misalnya, jika matahari runtuh menjadi singularitas, cakrawala acaranya akan mencapai sekitar 3 kilometer (1,9 mil). Jika Bumi mengikutinya, cakrawala acaranya hanya akan berukuran 1 sentimeter (0,4 inci).
Mengenai apa yang terletak di wilayah antara singularitas dan cakrawala acaranya, fisikawan selalu menarik secara harfiah. Tidak peduli jenis bahan apa yang membentuk singularitas, area di dalam horizon peristiwa seharusnya tidak memiliki struktur atau karakteristik yang dapat diukur.
Dan di situlah letak masalahnya.
Masalah dengan teori klasik adalah bahwa Anda dapat menggunakan kombinasi partikel apa pun untuk membuat lubang hitam - proton, elektron, bintang, planet, apa pun - dan itu tidak ada bedanya. Harus ada miliaran cara untuk membuat black hole, namun dengan model klasik, kondisi terakhir dari sistem selalu sama ,? Kata Mathur.
Keseragaman semacam itu melanggar hukum mekanika kuantum tentang reversibilitas, jelasnya. Fisikawan harus dapat melacak produk akhir dari setiap proses, termasuk proses yang membuat lubang hitam, kembali ke kondisi yang menciptakannya.
Jika semua lubang hitam itu sama, maka tidak ada lubang hitam yang dapat ditelusuri kembali ke permulaannya yang unik, dan informasi apa pun tentang partikel yang menciptakannya akan hilang selamanya pada saat lubang itu terbentuk.
"Tidak ada yang benar-benar percaya itu sekarang, tetapi tidak ada yang bisa menemukan kesalahan dengan argumen klasik," katanya. Kata Mathur. "Kita sekarang bisa mengusulkan apa yang salah."
Pada tahun 2000, ahli teori string menamai paradoks informasi nomor delapan dalam daftar sepuluh besar masalah fisika yang harus diselesaikan selama milenium berikutnya. Daftar itu termasuk pertanyaan seperti apa masa proton? dan bagaimana gravitasi quantum dapat membantu menjelaskan asal usul alam semesta?
Mathur mulai bekerja pada paradoks informasi ketika dia adalah asisten profesor di Massachusetts Institute of Technology, dan dia menyerang masalah itu penuh waktu setelah bergabung dengan fakultas Negara Bagian Ohio pada tahun 2000.
Dengan peneliti postdoctoral Oleg Lunin, Mathur menghitung struktur objek yang terletak di antara keadaan string sederhana dan lubang hitam klasik besar. Alih-alih menjadi benda kecil, mereka berubah menjadi besar. Baru-baru ini, ia dan dua mahasiswa doktoral - Ashish Saxena dan Yogesh Srivastava - menemukan bahwa gambar yang sama dari bola bulu? terus berlaku untuk objek yang lebih mirip lubang hitam klasik. Hasil-hasil baru itu muncul dalam Fisika Nuklir B.
Menurut teori string, semua partikel fundamental alam semesta - proton, neutron, dan elektron - terbuat dari kombinasi string yang berbeda. Tetapi sekecil apa pun string, Mathur percaya mereka dapat membentuk lubang hitam besar melalui fenomena yang disebut ketegangan fraksional.
String dapat diregangkan, katanya, tetapi masing-masing membawa sejumlah ketegangan, seperti halnya string gitar. Dengan tegangan fraksional, tegangan berkurang seiring dengan semakin panjangnya tali.
Seperti halnya senar gitar panjang lebih mudah dicabut dari pada senar gitar pendek, untaian panjang dari senar mekanika kuantum yang disatukan lebih mudah direntangkan daripada satu senar, kata Mathur.
Jadi ketika banyak sekali string bergabung bersama, seperti yang mereka lakukan untuk membentuk banyak partikel yang diperlukan untuk objek yang sangat masif seperti lubang hitam, bola gabungan string sangat elastis, dan mengembang dengan diameter yang lebar.
Ketika fisikawan Negara Bagian Ohio memperoleh formula mereka untuk diameter lubang hitam fuzzy yang terbuat dari string, mereka menemukan bahwa itu cocok dengan diameter horizon peristiwa lubang hitam yang disarankan oleh model klasik.
Karena dugaan Mathur menunjukkan bahwa string terus ada di dalam lubang hitam, dan sifat string tergantung pada partikel yang membentuk bahan sumber asli, maka setiap lubang hitam adalah seunik bintang, planet, atau galaksi. yang membentuknya. Senar dari bahan berikutnya yang memasuki lubang hitam akan tetap dapat dilacak juga.
Itu berarti lubang hitam dapat ditelusuri kembali ke kondisi aslinya, dan informasi bertahan.
Penelitian ini didukung sebagian oleh Departemen Energi AS.
Sumber Asli: Siaran Berita Universitas Negeri Ohio
