I buchi neri di solito sono il genere di cose che associ a stelle morenti o al centro delle galassie: grandi, drammatici, difficili da non notare. Ma la fisica, sempre pronta a rovinare la festa, dice che non esiste un limite inferiore rigoroso di dimensioni. Nelle giuste condizioni, buchi neri microscopici potrebbero formarsi quando lo spaziotempo entra in uno stato critico e bizzarro e si organizza in un pattern ripetitivo, simile a un cristallo. Sì, cristalli di spaziotempo. Ora è una cosa.

I ricercatori dell'Università Goethe di Francoforte e della TU Wien hanno finalmente capito come descrivere matematicamente questo processo. Per la prima volta in assoluto, hanno derivato una formula esatta per il fenomeno, usando ciò che descrivono essenzialmente come "carta e penna". Perché usare un supercomputer quando puoi fare le cose alla vecchia maniera?

L'idea risale al 1993, quando simulazioni al computer suggerirono per la prima volta che i buchi neri potrebbero formarsi spontaneamente attraverso il collasso critico: uno stato finemente bilanciato in cui una minuscola spinta di energia può fare la differenza. Pensa all'acqua a zero gradi Celsius: un piccolo cambiamento la fa congelare in cristalli di ghiaccio. Allo stesso modo, in condizioni critiche, la curvatura dello spaziotempo può organizzarsi in un pattern ripetitivo attraverso spazio e tempo, creando un "cristallo di spaziotempo".

Questo cristallo è, come dice il Prof. Daniel Grumiller della TU Wien, "un oggetto molto peculiare e affascinante". È uno stato intermedio instabile che può andare in due direzioni: potrebbe semplicemente dissolversi, lasciando dietro di sé uno spaziotempo ordinario con particelle in movimento libero, oppure - se aggiungi un po' di energia - si trasforma in un buco nero. Ovviamente.

Per decenni, i fisici hanno lottato per riprodurre le simulazioni con equazioni. La svolta è arrivata quando il team ha provato una scorciatoia sfacciata: hanno fatto i calcoli in più dimensioni di quelle del nostro universo. Il nostro universo ha quattro dimensioni (tre di spazio, una di tempo), ma nulla ti impedisce di scrivere equazioni per cinque, quarantadue, o anche infinite dimensioni. Sorprendentemente, il problema diventa più facile quando aumenti le dimensioni fino all'infinito. È come risolvere un labirinto scavalcando il muro.

Il team ha prima risolto il problema in infinite dimensioni, poi ha verificato se la soluzione potesse essere tradotta di nuovo in quattro dimensioni. Questa deviazione matematica ha permesso loro di estrarre informazioni sul collasso critico che in precedenza erano estremamente difficili da ottenere analiticamente.

"La nostra tecnica si rivela notevolmente stabile", dice Florian Ecker della TU Wien. "A seconda della precisione desiderata, possiamo migliorare sistematicamente le nostre formule usando metodi di approssimazione aggiuntivi." Quindi, i fisici ora hanno un nuovo strumento per studiare la formazione dei buchi neri e altri comportamenti estremi dello spaziotempo senza fare affidamento esclusivamente su simulazioni al computer. Perché nulla dice 'progresso' come fare di più con una matita.

La ricerca è stata fornita dall'Università di Tecnologia di Vienna. Nota: il contenuto potrebbe essere stato modificato per stile e lunghezza - e in questo caso, con una generosa dose di sarcasmo.