Găurile negre sunt de obicei genul de lucru pe care îl asociezi cu stelele muribunde sau centrele galaxiilor - mari, dramatice, greu de ratat. Dar fizica, mereu cea care strică petrecerea, spune că nu există o limită inferioară strictă de dimensiune. În condițiile potrivite, găuri negre microscopice s-ar putea forma atunci când spațiu-timpul intră într-o stare ciudată, critică, și se organizează într-un model repetitiv, asemănător unui cristal. Da, cristale spațiu-timp. E un lucru acum.

Cercetătorii de la Universitatea Goethe din Frankfurt și TU Wien au reușit în sfârșit să descrie matematic acest proces. Pentru prima dată, au derivat o formulă exactă pentru fenomen, folosind ceea ce descriu ca fiind, în esență, "hârtie și creion". Pentru că de ce să folosești un supercomputer când poți să o faci în mod tradițional?

Ideea datează din 1993, când simulările pe calculator au sugerat pentru prima dată că găurile negre s-ar putea forma spontan prin colaps critic - o stare fin echilibrată în care o mică împingere de energie poate face toată diferența. Gândește-te la apă la zero grade Celsius: o mică schimbare o face să înghețe în cristale de gheață. În mod similar, în condiții critice, curbura spațiu-timpului se poate aranja într-un model repetitiv în spațiu și timp, creând un "cristal spațiu-timp".

Acest cristal este, după cum spune Prof. Daniel Grumiller de la TU Wien, "un obiect foarte ciudat și fascinant". Este o stare intermediară instabilă care poate merge în două direcții: s-ar putea să se dizolve, lăsând în urmă spațiu-timp obișnuit cu particule care se mișcă liber, sau - dacă adaugi un pic de energie - se transformă într-o gaură neagră. Pentru că, bineînțeles, așa se întâmplă.

Timp de decenii, fizicienii s-au chinuit să reproducă simulările cu ecuații. Descoperirea a venit când echipa a încercat o soluție isteață: au făcut matematica în mai multe dimensiuni decât are universul nostru. Universul nostru are patru dimensiuni (trei de spațiu, una de timp), dar nimic nu te împiedică să scrii ecuații pentru cinci, patruzeci și două, sau chiar infinit de multe dimensiuni. În mod surprinzător, problema devine mai ușoară când crești dimensiunile la infinit. E ca și cum ai rezolva un labirint sărind peste zid.

Echipa a rezolvat mai întâi problema în dimensiuni infinite, apoi a verificat dacă soluția poate fi tradusă înapoi în patru dimensiuni. Acest ocol matematic le-a permis să extragă informații despre colapsul critic care anterior erau extrem de dificil de obținut analitic.

"Tehnica noastră se dovedește a fi remarcabil de stabilă," spune Florian Ecker de la TU Wien. "În funcție de precizia dorită, ne putem îmbunătăți sistematic formulele folosind metode suplimentare de aproximare." Deci, fizicienii au acum un nou instrument pentru a studia formarea găurilor negre și alte comportamente extreme ale spațiu-timpului, fără a se baza doar pe simulări pe calculator. Pentru că nimic nu spune "progres" ca să faci mai mult cu un creion.

Cercetarea a fost furnizată de Universitatea de Tehnologie din Viena. Notă: Conținutul poate fi editat pentru stil și lungime - și în acest caz, cu o porție generoasă de sarcasm.