Dio non gioca ai dadi!... o forse si

(La radiazione di Hawking e l'evaporazione di un buco nero)

di Salvatore Lo Vecchio

Tutte le stelle, non vivono in eterno, ad un certo punto esauriscono il loro carburante, molte

di esse si trasformeranno in nane bianche, piccole stelle stabili con un raggio di alcune migliaia

di chilometri ed una densità di centinaia di tonnellate per centimetro cubo.

Altre stelle continueranno il loro collasso fino a diventare stelle di neutroni, con un raggio di

soli 10-15 chilometri e una densità di centinaia di milioni di tonnellate per centimetro cubo.

Altre ancora, sopra un certo limite di diametro e massa spingeranno il loro collasso fino a

formare un buco nero.

Un buco nero è circondato da una sfera denominata orizzonte degli eventi.

Quest'ultimo può essere paragonato ad ud una menbrana a senso unico: è possibile

attraversarla dall'esterno, mentre nulla (tantomeno la luce) può attraversarla nel senso opposto.

All'interno dell'orizzonte degli eventi ed al centro del buco nero si trova una singolarità, un luogo

dove il campo gravitazionale è infinitamente intenso e la fisica classica viene meno.

Ma negli anni 70 il grande fisico Stephen Hawking dimostrò che l'orizzonte degli eventi

non è rigorosamente impermeabile alla leggi delle meccanica quantistica.

In realtà i buchi neri irradiano energia e come conseguenza perdono massa, quindi evaporano.

Più è grande la massa del  buco nero, più lentamente evapora; l'effetto è chiaramente molto

piccolo, ma alla lunga tutti i buchi neri irradieranno la loro massa.

Irradiando e perdendo massa, il buco nero diventa sempre più caldo e l'irradiamento

più veloce, cosicchè il prodotto finale sarebbe una violenta esplosione.

Dopo questa breva premessa vediamo di comprendere meglio, e nel modo più semplice possibile

quali sono i meccanismi della radiazione di Hawking.

Secondo la meccanica quantistica lo spazio è pieno di particelle ed antiparticelle virtuali

che si materializzano costantemente in coppie, si separano, si riuniscono e si annichilano a vicenda.

Ma in vicinanza di un buco nero può darsi che una particella vi cada dentro abbandonando la sua

compagna che, rimasta sola appare come radiazione emessa dal buco nero (radiazione di Hawking).

La meccanica quantistica ha permesso ad una particella di sfuggire al buco nero, una cosa

che la relatività non permetteva categoricamente.

Einstein purtroppo non aveva mai accettato la meccanica quantistica a causa dell'elemento

di probabilità ed incertezza che essa contiene (forse a causa della sua profonda religiosità).

Più volte affermò: "Dio non gioca ai dadi", sembra che al giorno d'oggi abbia doppiamente torto.

Gli effetti della meccanica quantistica applicati ai buchi neri mostrano non solo che Dio gioca

ai dadi, ma che a volte li lancia dove non li può vedere.

Il fatto che la radiazione di Hawking non sia mai stata provata con l'osservazione, non

vuol dire che l'autore abbia commesso qualche errore, ma semplicemente che l'effetto

poterbbe essere troppo debole per essere rilevato.

Ma quanto tempo impiega ad evaporare un buco nero?

Iniziamo col dire che  buco nero con una massa pari a quella del nostro Sole

potrebbe avere una temperatura di un milionesimo di grado sopra lo zero assoluto,

quindi supponendo che inizi ad irradiare in questo istante occorrerebbe un tempo che va oltre

le nostre comprensioni (diciamo sessanta potenze del dieci o forse oltre).

Ma un buco nero primordiale di massa pari ad una piccola montagna esploderebbe in un tempo

più o meno analogo all'età attuale dell'universo.