Osservazioni sulla "radiazione di Hawking"

Il Giornale Online
di Astro Calisi

Stephen Hawking ha proposto una teoria secondo la quale i buchi neri emetterebbero costantemente energia sotto forma di particelle che sfuggono dall'orizzonte degli eventi.

Tale teoria è una conseguenza di quanto previsto dalla meccanica quantistica, secondo la quale coppie di particelle e di antiparticelle vengono create per tempi infinitesimali; ben presto ogni particella incontra una particella complementare e si annulla, restituendo l'energia che, in qualche modo, “aveva preso a prestito”.

Quando tale fenomeno si verifica in corrispondenza dell'orizzonte degli eventi di un buco nero, può accadere che una delle particelle cada all'interno del buco nero stesso, mentre l'altra riesca a sfuggire (radiazione di Hawking). Questa emissione di particelle provocherebbe una continua perdita di massa, per cui i buchi neri, in tempi sufficientemente lunghi, si ridurrebbbero fino a scomparire del tutto.

Anche se fosse accertata l'effettiva emissione di particelle in conformità al fenomeno ipotizzato da Hawking, credo che solo in rarissimi casi esso potrebbe portare alla progressiva “evaporazione” del buco nero, fino alla sua completa scomparsa. Ciò per due motivi principali:

1. Ogni particella creata per effetti quantistici ha una vita brevissima, di solito inferiore a 10-20 secondi. Una particella del genere, anche ipotizzando che si allontani, perpendicolarmente rispetto all'orizzonte degli eventi, a una velocità pari alla metà di quella della luce, riuscirebbe a percorrere non più di:

10-20 sec. x 1,5 x 105 Km/sec = 1,5 x 10-15 Km

pari a 1,5 milionesimi di micron, prima di incontrare una corrispondente antiparticella e annichilarsi, restituendo l'energia assorbita in precedenza. A tale ridottissima distanza dalla superficie ideale dell'orizzonte degli eventi praticamente tutta l'energia prodotta dall'annichilazione verrebbe assorbita dal buco nero per effetto del red-shift gravitazionale; solo una parte infinitesima sarebbe irradiata nello spazio circostante.

2. La forza di gravità di un buco nero non soltanto assorbe praticamente ogni forma di energia generata in prossimità dell'orizzonte degli eventi, ma attrae anche, incorporandola nella massa dello stesso buco nero, anche la materia interstellare che transita nelle immediate vicinanze del corpo celeste.

Considerando che l'intensità della radiazione di Hawking è inversamente proporzionale alla massa del buco nero, mentre la superficie dell'orizzonte degli eventi (strettamente correlata alla capacità di inghiottire materia) è pari al quadrato del suo raggio, ne risulta che per ogni specifica concentrazione di materia interstellare nello spazio attorno a un buco nero, deve esistere un limite di massa in corrispondenza del quale la perdita di particelle per effetto della radiazione di Hawking viene interamente controbilanciata dalla materia interstellare assorbita dallo spazio. Al di sopra di tale limite, non solo non si verifica il fenomeno della progressiva riduzione delle dimensioni del buco nero, ma si va incontro al fenomeno opposto, quello dell'accrescimento via via più rapido della sua massa.

L'”evaporazione” si verificherebbe solo per buchi neri di dimensioni ridottissime, assai inferiori alla dimensione minima teorizzata inizialmente da Schwarschild. Si tratterebbe quindi di buchi neri che non hanno origine dalla fase finale di una stella di massa almeno tripla di quella del Sole, ma di buchi neri del tutto ipotetici, prodotti da fenomeni radicalmente diversi, ancora da definire (i cosiddetti mini-buchi neri).

In conclusione, si può dire che la rilevanza dell'ipotesi di Hawking consista non tanto nel gettare nuova luce sull'evoluzione effettiva dei buchi neri, quanto piuttosto per la stretta relazione che essa stabilisce tra la forza gravitazionale (responsabile della formazione dei buchi neri) e la meccanica quantistica posta alla base della radiazione di Hawking. Essa costituisce un interessante contributo verso uno dei traguardi più ambiti da parte degli attuali fisici teorici: l'elaborazione di una teoria quantistica della gravitazione capace di unificare la teoria della relatività con la meccanica quantistica.

fonte:www.ildiogene.it

Osservazioni sulla "radiazione di Hawking" ultima modifica: 2007-12-27T20:56:28+00:00 da Quantico
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