Residui gravitazionali

L'argomento buco nero e gravitoni non si può esaurire completamente con quanto scritto quasi un mese fa. In quell'occasione sono rimasti fuori alcuni articoli interessanti, che vado a raccogliervi qui velocemente. Inizio da quanto scritto sul sito del CERN a proposito di dimensioni extra, gravitoni e micro buchi neri:

Alcuni teorici suggeriscono che una particella detta "gravitone" sia associata alla gravità nello stesso modo con cui il fotone è associato alla forza elettromagnetica. Se i gravitoni esistono, dovrebbe essere possibile crearli all'LHC, ma dovrebbero scomparire rapidamente all'interno di dimensioni extra. Le collisioni dentro gli acceleratori di particelle creano sempre eventi bilanciati - proprio come i fuochi d'artificio - con le particelle che volano in tutte le direzioni. Un gravitone potrebbe fuggire dai nostri rivelatori, lasciare una zona vuota che notiamo come uno squilibrio nel momento e nell'energia. Abbiamo bisogno di studiare con attenzione le proprietà dell'oggetto mancante per capire se è un gravitone che sta scappando in un'altra dimensione o qualcosa d'altro. Questo metodo di ricerca per l'energia mancante è utilizzato anche per cercare la materia oscura o le particelle supersimmentriche.

Spero presto di approfondire altri aspetti relativi a materia (ed energia) oscura e particelle supersimmetriche, anche se queste ultime sono piuttosto boccheggianti, ma a quanto scritto sopra, aggiungerei che si ritiene i gravitoni essere bosoni privi di massa. Per cui risultano interessanti i due articoli che mi sono riservato di citare in questa sede: il primo articolo prova a capire come sarebbe la meccanica di un buco nero nel caso di gravitoni massivi. Innanzitutto da questa ipotesi discende che i buchi beri diventano dipendenti dallo scorrere del tempo. Un modo per ripristinare l'indipendenza dal tempo è considerando un orizzonte apparente nullo. Sarà questo, e non l'orizzonte degli eventi, a essere dipendente dal tempo. L'aspetto interessante è che ciò apre la possibilità a LIGO e VIRGO di poter eventualmente fornire i limiti per la massa del gravitone⁽¹⁾.
Il secondo articolo, invece, propone un modello in cui il gravitone, che ha una massa piccolissima ma comunque non nulla (dell'ordine di $10^{-33} eV$ ovvero 1000000000000000000000000000000000 volte più piccola della massa dell'elettrone... e spero di aver messo tutti gli zeri!), avvicinandosi all'orizzonte degli eventi di un buco nero, si ritrova ad acquisire una massa sempre più grande man mano che la sua distanza si riduce, arrivando fino a una massa di $10^{-10} eV$, che resta comunque un valore piccolissimo. Questo comportamento particolarmente strano dei gravitoni ha, però, il vantaggio di poter eventualmente essere rilevato dai dati di LIGO e VIRGO⁽²⁾, che grazie alla rilevazione delle onde gravitazionali hanno permesso di produrre nuovi interessanti lavori teorici nel campo.
Vi lascio, per ora come semplice curiosità, con un articolo teorico dove si esamina la possibilità per un buco nero di produrre una emissione stimolata di gravitoni coerenti, o detta in altri termini un laser di gravitoni in grado di generare onde gravitazionali rilevabili, ancora una volta, proprio da LIGO e VIRGO⁽³⁾!

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1. Rosen, R. A. (2018). Black hole mechanics for massive gravitons. Physical Review D, 98(10), 104008. doi:10.1103/PhysRevD.98.104008 (arXiv) ↩
2. Zhang, J., & Zhou, S. Y. (2018). Can the graviton have a large mass near black holes?. Physical Review D, 97(8), 081501. doi:10.1103/PhysRevD.97.081501 (arXiv) ↩
3. Dupuis, É., & Paranjape, M. B. (2018). New sources of gravitational wave signals: The black hole graviton laser. International Journal of Modern Physics D, 27(14), 1847009. doi:10.1142/S0218271818470090 ↩