Sciencemag.cz
Doporučujeme
Po 10 a 11 rozměrech v superstrunách zde má další nápad na dodatečné dimenze. Řešily by informační paradox černých děr i Higgsovo pole.
V 70. letech 20. století Stephen Hawking ukázal, že černé díry nejsou ve skutečnosti černé, ale vyzařují slabé záření, které způsobuje jejich postupné zmenšování, až nakonec zmizí.
Tento proces však s sebou nese závažný problém: zdá se, že způsobuje nevratnou ztrátu informací. Zákony kvantové fyziky na jednu stranu říkají, že informace nelze zničit, ale vypařování černých děr naznačuje opak.
Nyní nová studie vedená týmem Richarda Pinčáka z Ústavu experimentální fyziky Slovenské akademie věd navrhuje inovativní řešení založené na komplexní geometrii prostoru s extra dimenzemi.
Ve studii vědci zkoumají fenomenologické důsledky gravitační teorie, známé jako Einstein-Cartanova teorie, formulované v 7 dimenzích na specifické matematické struktuře (G2-rozmanitost s torzí, G2-manifold with torsion). Na rozdíl od standardní obecné relativity tato teorie umožňuje časoprostoru nejen zakřivovat se, ale také se „kroutit“ (tzv. torze časoprostoru).
Klíčový výsledek modelu je fascinující: při extrémních hustotách, typických pro Planckovu škálu, tato geometrická torze generuje odpudivou sílu. Tato síla působí proti gravitačnímu kolapsu a dynamicky zastavuje závěrečnou fázi Hawkingova vypařování. V důsledku toho černá díra nezmizí zcela, ale zanechá po sobě stabilní „zbytky“, jejichž předpokládaná hmotnost je přibližně 9 x 10 na -41 kg.
Pokud černá díra nezmizí, co se stane s informacemi o veškeré hmotě, která do ní spadla? Vědci navrhují, že tento stabilní zbytek funguje jako skutečný archiv s pamětí. Struktura zbytku poskytuje konkrétní mechanismus pro ukládání informací prostřednictvím spektra jeho „kvazinormálních módů“. Informace je zakódována a zachycena v dlouhodobých „vibracích“ torzního pole uvnitř geometrie zbytku.
Autoři studie vypočítali, že zbytek pocházející z černé díry o hmotnosti našeho Slunce by byl schopen uložit neuvěřitelné množství informací v rozsahu přibližně 1,515 × 10⁷⁷ qubitů, což je přesně tolik, kolik je zapotřebí k vyřešení informačního paradoxu.
Studii činí obzvláště zajímavou její hluboká souvislost s částicovou fyzikou. Vědci dokazují, že redukce dimenzí (ze 7 na 4 dimenze, náš vnímatelný časoprostor) této geometrie poskytuje přirozený původ pro elektroslabou škálovou konstantu (~246 GeV; hladina, při které se elektromagnetická a slabá interakce sjednocují do jedné elektroslabé interakce). Tato škálová konstanta je známá tím, že je spojována s Higgsovým polem, které dává hmotnost elementárním částicím.
Tudíž v podstatě přesně ta samá geometrická vlastnost, která zachraňuje černé díry před zmizením a zachovává kvantovou informaci, nabízí také čistě geometrické vysvětlení problému hierarchie hmotností v částicové fyzice.
Proč zatím nemáme důkaz o existenci těchto dalších dimenzí? Odpověď spočívá v ohromujících energetických škálách, o které se zde jedná. Vědci vypočítali, že částice spojené s těmito dimenzemi (Kaluza-Kleinovy excitace) mají hmotnost kolem 8,6 × 10¹⁵ GeV. To je o sedm řádů více, než je dosah Velkého hadronového urychlovače (LHC) v CERNu.
Celá teorie ovšem není pouhou spekulací, protože je postavena na pevných geometrických vztazích. Pokud je model správný, poskytuje konkrétní, falzifikovatelné předpovědi, které lze hledat ale spíše v hlubinách vesmíru než v laboratořích.
Za prvé, stabilní zbytky černých děr (9 x 10 na ⁻⁴¹ kg) předpovězené touto studií by mohly být součástí tajemné temné hmoty. Detekce gravitačního signálu těchto „Planckových reliktů“ by poskytla přímý důkaz pro tuto teorii. Příslušné energetické škály jsou typické pro velmi raný vesmír, což znamená, že stopy této sedmidimenzionální geometrie by mohly být také skryty v kosmickém mikrovlnném pozadí nebo v primordiálních gravitačních vlnách.
Richard Pinčák et al, Geometric origin of a stable black hole remnant from torsion in G2-manifold geometry, General Relativity and Gravitation (2026). DOI: 10.1007/s10714-026-03528-z
Zdroj: Ústav experimentální fyziky Slovenské akademie věd / Phys.org, přeloženo / zkráceno
jeste je k tomu samotna tiskova zprava Slovenske akademie ved: https://sciencemag.cz/tajomstva-ciernych-dier-a-hmotnosti-higgsovho-bozonu-by-mohli-byt-skryte-v-7-rozmernej-geometrii/