Găurile negre sunt printre cee mai fascinante şi misterioase obiecte din Univers. Nimeni nu ştie ce se găseşte în interiorul acestora, chiar dacă au fost făcute mai multe ipoteze – unele extrem de îndrăzneţe. Stephen Hawking, unul dintre cei mai faimoşi oameni de ştiinţă, cel care a propus existenţa (neconfirmată încă experimental) aşa-numitei “radiaţiei Hawking”, radiaţia emisă de găurile negre, susţine că tocmai această radiaţie ar putea să alimenteze Terra cu energie care să provină de la o gaură neagră care orbitează în jurul planetei noastre.
Găurile negre, a căror existenţa a fost prevăzută de teoria relativităţii generale a lui Einstein, sunt obiecte extreme: atracţia gravitaţională este atât de intensă încât nici măcar lumina nu mai poate ieşi din interiorul acestora. Au fost descoperite multe găuri negre, prin studiul radiaţiei emise de obiectele ce cad în interiorul acestora, până la ora actuală. Una chiar în centrul galaxiei noastre, cu masă de circa 4 milioane de ori mai mare că cea a Soarelui. În Univers au fost inclusiv descoperite găuri negre enorme – cu masă de miliarde de ori cea a Soarelui. În 1974 faimosul Stephen Hawking a demonstrat teoretic existenţa unei radiaţii, radiaţia lui Hawking, care ar fi emisă de către găurile negre în urmă efectelor cuantice. Pentru găurile negre cu masă mică această radiaţie ar duce la evaporarea acestora într-o perioada scurtă de timp. Găurile negre masive s-ar evaporă în timpi foarte lungi, însă datorită faptului că acestea continuă să absoarbă materie şi energie (de exemplu radiaţia cosmică de fond) practic efectul este neglijabil. Ce s-ar întâmplă însă cu o gaură neagră cu o masă relativ redusă, să zicem cea a unui munte? Această ar emite o radiaţie (raze X şi gamma) cu o putere echivalentă de circa 10 milioane de megawatt – suficientă pentru a alimenta întreagă planetă cu energie electrică. Hawking, în cadrul unei „lecţii” la BBC, „Reith Lectures”, a susţinut cum că o gaură neagră cu masă egală cu cea a unui munte în orbită în jurul planetei ar putea alimenta Terra cu energie pe o durata de timp extrem de lungă. Problema este însă că....nimeni nu a văzut până acum o astfel de gaură neagră şi nu ştim dacă există. Teoretic, găuri negre de acest gen ar fi putut lua naştere imediat după Big Bang şi ar putea încă există şi în prezent. Chiar dacă am observă astfel de găuri negre, poziţionarea lor în orbită în jurul Pământului ar fi o problema extrem de complexă. În plus, transformarea radiaţiei lui Hawking în energie electrică nu este simplă şi mai mult, noi ar trebui să fim protejaţi cu ajutorul unor ecrane de această radiaţie care ar fi periculoasă pentru sănătate. Cum am putea demonstra existenţa găurilor negre miniscule? Teoretic, acestea ar putea lua naştere la acceleratorul de la Geneva, Large Hadron Collider (LHC), în urmă ciocnirilor dintre fasciculele de protoni cu energii foarte mari. Găurile nerge la LHC s-ar formă dacă există mai multe dimensiuni decât cele 3+1 (spaţiu-timp) pe care le cunoaştem. Existenţa extra-dimensiunilor ar favoriza deci formarea găurilor nerge întrucât gravitaţia se propagă în aceste extradimensiuni (spre deosebire de radiaţia electromagnetica) şi devine mult mai intensă. Teorii precum cea a corzilor (strîng theory) prevăd existenza a 10 sau 11 dimensiuni. Dacă într-adevăr o mini-gaură neagră ar lua naştere la LHC, cât ar supravieţui această până să se evapore în urmă radiaţiei Hawking emise? Durata de viaţă a unei astfel de mini-găuri nerge ar fi de circa 10 la puterea -23 de secunde! Infimă! Observarea unei găuri negre microscopice ar fi însă extrem de importantă, întrcât ne-ar ajută să înţelegem mai bine cum funcţionează acestea şi ne-ar îndrumă spre teoria care le-ar putea descrie. Teoria gravitaţiei cuantice este într-un fel sfântul Graal al fizicii moderne. Vor deveni în viitor găurile negre noile centrale electrice? Greu de spus şi greu de imaginat. Însă acum 100 de ani inclusiv energia nucleară erau greu, dacă nu imposibil, de imaginat.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro