In primele zile ale cercetarilor privind gaurile negre, inainte ca acestea sa aiba chiar acest nume, fizicienii nu stiau inca daca aceste obiecte bizare existau in lumea reala. S-ar putea sa fi fost o ciudatenie a matematicii complicate folosite in teoria generala a relativitatii de atunci inca tanara, care descrie gravitatia. De-a lungul anilor, insa, s-au acumulat dovezi ca gaurile negre sunt foarte reale si chiar exista chiar aici in galaxia noastra.
Astazi, o alta predictie ciudata din relativitatea generala – gaurile de vierme, acele tuneluri fantastice care suna catre cealalta parte a universului – atarna in acelasi fel de echilibru. Sunt reali? Si daca sunt acolo in cosmosul nostru, ar putea oamenii sa spere sa le foloseasca pentru a se deplasa? Dupa prezicerea lor din 1935, cercetarile pareau sa indice spre nu – gaurile de vierme pareau putin probabil sa fie un element al realitatii. Dar lucrarile noi ofera indicii despre cum ar putea aparea, iar procesul poate fi mai usor decat credeau fizicienii de multa vreme.
Ideea originala a unei gauri de vierme a venit de la fizicienii Albert Einstein si Nathan Rosen. Au studiat ecuatiile ciudate pe care le stim acum descriu acel buzunar de spatiu de neevitat pe care il numim o gaura neagra si au intrebat ce au reprezentat cu adevarat. Einstein si Rosen au descoperit ca, cel putin teoretic, suprafata unei gauri negre ar putea functiona ca o punte care se conecteaza la un al doilea petic de spatiu. Calatoria ar putea fi ca si cum ai fi coborat pe canalul de baie si, in loc sa te blochezi in tevi, ai iesit intr-o alta cada, la fel ca prima.
Lucrarile ulterioare au extins aceasta idee, dar au evidentiat doua provocari persistente care impiedica formarea gaurilor de vierme usor de reperat, umane: fragilitate si tinichete. In primul rand, se dovedeste ca, in relativitatea generala, atractia gravitationala a oricarei materii normale care trece printr-o gaura de vierme actioneaza pentru a trage tunelul. A face o gaura de vierme stabila necesita un fel de ingredient suplimentar, atipic, care actioneaza pentru a mentine gaura deschisa, pe care cercetatorii o numesc materie ,,exotica”.
In al doilea rand, tipurile de procese de creare a gaurilor de vierme pe care oamenii de stiinta le-au studiat se bazeaza pe efecte care ar putea impiedica intrarea unui calator macroscopic. Provocarea este ca procesul care creeaza gaura de vierme si materia exotica care o stabilizeaza nu se pot indeparta prea mult de fizica familiara. ,,Exotic” nu inseamna ca fizicienii pot visa orice fel de lucruri care sa faca treaba pe hartie. Dar pana acum, fizica familiara a livrat doar gauri de vierme microscopice. O gaura de vierme mai mare pare sa necesite un proces sau un tip de materie atat neobisnuit, cat si credibil. ,,Aceasta este delicatetea”, spune Brianna Grado-White, fizician si cercetator de gauri de vierme la Universitatea Brandeis.
O descoperire a avut loc la sfarsitul anului 2017, cand fizicienii Ping Gao si Daniel Jafferis, ambii la Universitatea Harvard, si Aron Wall, apoi la Institutul de Studii Avansate din Princeton, New Jersey, au descoperit o modalitate de a propune gauri de viermecu incurcarea cuantica – un fel de conexiune la distanta intre entitatile cuantice. Natura particulara a incurcarii ii permite sa furnizeze ingredientul exotic necesar pentru stabilitatea gaurilor de vierme. Si pentru ca incurcarea este o caracteristica standard a fizicii cuantice, este relativ usor de creat. ,,Este intr-adevar o frumoasa idee teoretica”, spune Nabil Iqbal, fizician la Universitatea Durham din Anglia, care nu a fost implicat in cercetare. Desi metoda ajuta la stabilizarea gaurilor de vierme, totusi poate furniza doar cele microscopice. Dar aceasta noua abordare a inspirat un flux de munca care foloseste trucul de incurcare cu diferite tipuri de materie in speranta unor gauri mai mari si mai durabile.
O idee usor de imaginat vine dintr-un studiu de preimprimare realizat de Iqbal si colegul sau de la Universitatea Durham, Simon Ross. Cei doi au incercat sa vada daca pot face ca metoda Gao-Jafferis-Wall sa produca o gaura de vierme mare. ,,Am crezut ca ar fi interesant, din punct de vedere stiintifico-fantastic, sa depasim limitele si sa vedem daca acest lucru ar putea exista”, spune Iqbal. Lucrarea lor a aratat ca tulburarile speciale din campurile magnetice care inconjoara o gaura neagra ar putea, in teorie, sa genereze gauri de viermi stabile. Din pacate, efectul inca formeaza doar gauri de vierme microscopice, iar Iqbal spune ca este foarte putin probabil ca situatia sa apara in realitate.
Lucrarea lui Iqbal si Ross evidentiaza partea delicata a constructiei gaurilor de vierme: gasirea unui proces realist care nu necesita ceva adaugat cu mult dincolo de limitele fizicii familiare. Fizicianul Juan Maldacena de la Institutul pentru Studii Avansate, care a sugerat conexiuni intre gaurile de vierme si incurcarea in 2013, si colaboratorul sau Alexey Milekhin de la Universitatea Princeton au gasit o metoda care ar putea produce gauri mari. Problema abordarii lor este ca misterioasa materie intunecata care ne umple universul trebuie sa se comporte intr-un mod anume si este posibil sa nu traim intr-un univers asa ceva. ,,Avem o cutie de instrumente limitata”, spune Grado-White. ,,Pentru a face ca ceva sa arate asa cum avem nevoie de noi, putem face atat de multe lucruri cu acea cutie de instrumente.”
