De laatste paper van Stephen Hawking is zojuist door zijn collega's gepubliceerd in het voorgedrukte tijdschrift arXiv. Het team had het onderzoek enkele dagen voor de dood van Hawking in maart afgerond.
Het was de derde in een reeks artikelen die ging over een concept waar Hawking decennia lang over nadacht: de informatieparadox over het zwarte gat. Hier is hoe het gaat:
Zwarte gaten zijn extreem dichte, tijdruimtevervormende objecten die zich kunnen vormen wanneer sterren botsen of gigantische sterren op zichzelf instorten. Klassieke fysica suggereert dat niets aan een zwart gat kan ontsnappen, zelfs geen licht. Maar in de jaren zeventig stelde Hawking voor dat zwarte gaten een temperatuur zouden kunnen hebben en langzaam kwantumdeeltjes zouden kunnen lekken. Dit "Hawking straling" -effect betekent dat uiteindelijk het zwarte gat zal verdampen, waardoor er een vacuüm achterblijft dat er hetzelfde uitziet voor elk verdampt zwart gat, ongeacht wat het at tijdens zijn leven.
Dit idee vormde een probleem: tijdens zijn leven slokte het zwarte gat veel informatie op in de vorm van hemellichamen, maar waar ging die informatie naartoe? De wetten van de natuurkunde schrijven voor dat er geen informatie verloren mag gaan: als informatie in het verleden bestond, zouden we die moeten kunnen herstellen. Vandaar de paradox.
In 2016 stelden Hawking en zijn team voor dat zwarte gaten mogelijk 'zachte haren' hebben die bestaan uit fotonen (lichte deeltjes) of gravitonen (hypothetische zwaartekrachtdeeltjes) die ten minste een deel van deze informatie opslaan, meldde WordsSideKick.com eerder. Deze zachte haren omringen de 'evenementenhorizon' van het zwarte gat - een grens waarboven niets, zelfs geen licht, kan ontsnappen.
In het nieuwe artikel vonden Hawking en zijn team een mechanisme - dat vertrouwt op nog niet bewezen aannames - voor het tellen van de hoeveelheid informatie die zachte haren kunnen dragen. "Het kwam overeen met de beroemde formule die nu op Stephen's grafsteen staat", vertelde senior auteur Andrew Strominger WordsSideKick.com in een e-mail. De formule waarnaar hij verwijst, staat bekend als 'Hawking's vergelijking' en beschrijft hoe zwarte gaten Hawking-straling uitzenden.
Wanneer een zwart gat een object inslikt, moet de temperatuur veranderen, wat betekent dat de entropie - of de stoornis van de deeltjes - ook moet veranderen (hogere temperaturen betekenen dat deeltjes sneller bewegen, wat meer wanorde betekent). In de nieuwe studie toonden Hawking en zijn collega's aan dat "zacht haar" inderdaad de entropie van een zwart gat kan registreren, aldus The Guardian.
Een andere collega van Hawking, Malcolm Perry, hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Universiteit van Cambridge, vertelde The Guardian dat de overleden natuurkundige "het eindresultaat" van het werk kende voordat hij stierf en dat Perry het hem een paar dagen uitlegde eerder, "hij produceerde gewoon een enorme glimlach."
Er is nog veel onbekend over hoe deze zachte haren informatie opslaan en of ze alle of slechts een deel van de informatie opslokken door zwarte gaten.
'Dit is een uitstekende vooruitgang, maar we hebben nog veel werk te doen', zei Strominger.
