心と空間の両方を曲げる能力があるにもかかわらず、アインシュタインのブラック ホールは、子供が描くことができるほど単純に見えます。中心に点があり、少し離れたところに完全に球形の境界があります。それで終わりです。
ポイントは特異点であり、無限に密度が高く、想像を絶するほど小さな点が空間を根本的にゆがめているため、近くにあるものはすべて真っ直ぐに落ち、真空が残ります。球形の境界は事象の地平線、つまり真空と宇宙の残りの部分との間の引き返せない点を示しています。しかし、アインシュタインの重力理論によれば、事象の地平線は、不運な宇宙飛行士が通過したとしてもすぐに気付くようなものではありません。 「窓の外の地平線のようなものです」と、オハイオ州立大学の物理学者であるサミール・マチュールは言いました。 「あなたが実際にそこを歩いていたら、何もありません。」
しかし、2012 年、この穏やかなイメージは炎上しました。 4 人の物理学者のチームが、ブラック ホールに落ちたすべての情報に何が起こるかについて、スティーブン ホーキングによって最初に提唱されたパズルを取り、それをひっくり返しました。宇宙飛行士 (しばしばアリスと呼ばれる) が事象の地平線をスムーズに通過することを主張するのではなく、彼らは量子力学の重要な仮説を優先しました:物質やエネルギーのような情報は決して破壊されてはなりません.その変化は、事象の地平線を数学的境界から物理的対象へと促進することになり、彼らはカラフルに火の壁と名付けました.
カリフォルニア大学サンタバーバラ校の物理学者であり、4 人のうちの 1 人であるドナルド・マロフは次のように述べています。共著者。この議論は、まるで地図製作者が地図上の架空の線の代わりに、地球の赤道が実際には真っ赤なレンガの壁であると示唆したかのように、理論物理学のコミュニティで大騒ぎを引き起こしました.
しかし、境界に構造物があるというニュースは、Mathur に衝撃を与えませんでした。彼は 10 年以上にわたり、ブラック ホールは実際には (弦理論からの) 熱くぼやけた表面を持つ弦の球であると主張してきました。 「近づくほど熱くなり、それが火傷の原因です」と彼は説明しました。
近年、Mathur は彼の「ファズボール」の説明を改良しており、彼の最新の計算は Alice にわずかに良いニュースをもたらしています。彼女は長く健康な生活を送ることはできませんが、地平線の暑さは彼女の生活に合わないかもしれません.
ファズボールは、ひも理論 (粒子をひもで置き換える自然界の記述) を非常に密度の高い物体に適用したときに得られるものです。粒子にエネルギーを与えると、速度が上がるだけですが、弦も伸びて膨らみます。拡張する能力と、仮定された余分な次元からの追加の柔軟性が組み合わされて、十分な数のストリングが小さなスペースに詰め込まれると、ストリングがフワフワになります。それらは、遠くから見ると通常のブラック ホールのように見えるファジー ボールを形成します。これは、同じサイズ (特定の質量に対して) であり、すべてのブラック ホールが放出するのと同じ種類の「ホーキング放射」を放出します。おまけに、表面がわずかにでこぼこしているため、粒子の放出方法が変わり、ホーキング博士の情報パズルの爪がはがれます。 「それは惑星のようなものです」と彼は言いました。
彼の新しい研究は、2014 年の議論を拡張したもので、アリスが私たちの銀河系の中心にあるような超大質量のファズボール (数百万個の太陽の質量を持つもの) に落ちたらどうなるかを尋ねたものです。このような状況では、重力が他のすべてを支配します。この制約を仮定すると、Mathur と彼の共同研究者は、入ってくるアリス粒子がホーキング放射の出て行く粒子に衝突する可能性はほとんどないことを発見しました。表面は熱くなっているかもしれませんが、ファズボールが新しい物質を飲み込むために膨張する方法は、何かが燃えるほど近くに来るのを防ぐので、アリスは表面に到達する必要があると彼は言いました.
それに応じて、マロフは、中型のファズボールでも他の方法でアリスをバーベキューできるかもしれないと提案した.それは彼女をそれほど速く引きずり込むことはなく、より低いエネルギーでの衝突では、重力以外の力も彼女を焦がす可能性があります.
Mathur のチームは最近、Journal of High Energy Physics に掲載された新しい計算で Alice の経験をより詳細に調べました。 .彼らは、適度なファズボール (太陽と同じくらい大きなもの) の場合、アリス粒子が放射線粒子に衝突する全体的な確率は、以前に発見されたよりもわずかに高かったが、それでもゼロに非常に近いと結論付けました。彼らの研究では、ファズボールをナノスケールの 1000 分の 1 まで縮小しないと、燃焼する可能性が高くなることが示唆されていました。
アリスが多かれ少なかれ無傷で水面に到達できるようにすることで（彼女はまだ議論の余地がなく、おそらく致命的なストレッチを受けるでしょう）、理論は、ねじれた形ではありますが、境界をスムーズに通過するというアインシュタインの絵を復元することになるかもしれません.それが何を意味するにせよ、アリスがオープン スペースを通り抜けているかのように感じながら、同時に水面に飛び散ったというシナリオがあるかもしれません.
「1 つの説明で [fuzzballs] にジャンプすると、小さな文字列に分かれます。それがスプラの絵です」とマトゥールは言いました。通常、粒子が分解し始めると、アリスはアリスではなくなると想定します。しかし、ひも理論の奇妙な二重性により、彼女のひもは整然とファズボール全体に広がり、それらの接続と、おそらく彼女の自己感覚が維持されます。 「[弦] が何をしているかを注意深く見ると、実際には非常にまとまりのあるボールに広がっています」と Mathur は続けました。
Mathur の写真の詳細はまだラフなままです。そしてモデルは、実験的証拠のない数学的枠組みである超弦理論の機構に完全に依存しています。さらに、弦理論でさえ、現実的なファズボールの乱雑さを処理することはできません。代わりに、物理学者は極端な特徴を持つ高度に組織化された極寒の物体などの不自然な例に焦点を当てていると、英国のサウサンプトン大学のひも理論家であるマリカ・テイラーは述べています.
Mathur の計算は探索的であり、単純なモデルの共通の特徴から一般化を近似していると彼女は言いました。次のステップは、糸の観点から、ファズボールの表面を量子レベルで説明できる理論です。それにもかかわらず、彼女は、ホットなファイアウォールのアイデアは、弦理論の観点からは常に怪しいにおいがすることに同意しました. 「あなたは突然、『私は完全に幸せに落ちています』から『なんてこった、私は完全に破壊されました』に移行しますか?それは不十分です」と彼女は言いました。
Marolf は、Mathur との話し合いが終わるまで、最新の結果についてコメントすることを控えましたが、他の力がどのように説明されているか、およびファズボールの表面が Alice の訪問にどのように反応するかについて、もっと知りたいと述べました。彼はまた、Mathur のブラック ホール モデルはホーキングのパズルを解決するための多くの戦術の 1 つにすぎず、誰かが正しいものを見つけたという保証はないと指摘しました。 「もしかしたら、現実の世界は、私たちがこれまで考えてきたことよりもクレイジーかもしれません」と彼は言いました。
この記事は、Investigacionyciencia.es でスペイン語で転載されました .
