Een onderzoeksteam onder leiding van natuurkundigen van de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft een nieuwe manier voorgesteld om zwarte gaten te begrijpen die energie zouden kunnen herdefiniëren. Het werk van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters, biedt een nieuwe manier om te begrijpen hoe energie verloren gaat in zwarte gaten, en zou kunnen leiden tot een beter begrip van de kwantumzwaartekracht.

Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte-tijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen. Ze worden vaak beschreven als een singulariteit, een punt met een oneindige dichtheid en een nulvolume. De wetten van de natuurkunde vallen uiteen in een singulariteit, en het is niet duidelijk hoe dit in overeenstemming kan worden gebracht met de wetten van de kwantummechanica.

Een van de belangrijkste uitdagingen in de natuurkunde is het ontwikkelen van een theorie van de kwantumzwaartekracht die het gedrag van materie en energie in de buurt van een zwart gat kan beschrijven. Een populaire benadering is het gebruik van de snaartheorie, een theoretisch raamwerk dat probeert de wetten van de natuurkunde te verenigen door alles te beschrijven in termen van trillende snaren.

De snaartheorie voorspelt dat zwarte gaten een eindige hoeveelheid entropie hebben, wat een maatstaf is voor de wanorde in een systeem. Het was echter moeilijk om de exacte waarde van de entropie van een zwart gat te berekenen.

In de nieuwe studie gebruikte het Berkeley-team een ​​techniek genaamd de AdS/CFT-correspondentie om de entropie van een zwart gat te berekenen. De AdS/CFT-correspondentie is een wiskundige truc die de fysica van een sterk gekoppelde kwantumveldentheorie relateert aan de fysica van een hoger-dimensionale anti-de Sitter (AdS) ruimte-tijd.

Door gebruik te maken van de AdS/CFT-correspondentie kon het team de entropie van een zwart gat berekenen in termen van het aantal vrijheidsgraden in de veldtheorie. Hierdoor konden ze aantonen dat de entropie van een zwart gat evenredig is met het gebied van zijn horizon, de grens waarbuiten niets kan ontsnappen.

Dit resultaat is belangrijk omdat het een nieuwe manier biedt om te begrijpen hoe energie verloren gaat in een zwart gat. De entropie van een zwart gat is een maatstaf voor het aantal manieren waarop de energie in het zwarte gat kan worden verdeeld. Het feit dat de entropie van een zwart gat evenredig is met het gebied van zijn horizon suggereert dat de energie in een zwart gat over de hele horizon wordt verdeeld, in plaats van geconcentreerd te zijn in een singulariteit.

Deze nieuwe manier om zwarte gaten te begrijpen zou kunnen leiden tot een beter begrip van de kwantumzwaartekracht. Door de entropie van zwarte gaten te bestuderen, kunnen natuurkundigen mogelijk meer te weten komen over de aard van ruimte-tijd en het gedrag van materie en energie in de buurt van een zwart gat.