zwart gat

We weten steeds meer over zwarte gaten. Maar de informatieparadox – die draait om de vraag wat er gebeurt met informatie die in een zwart gat valt – blijft al decennialang overeind. Tot nu, wellicht. Een onderzoeker van de Michigan State University denkt de paradox te hebben opgelost.

In 1975 ontdekte Stephen Hawking – een expert op het gebied van zwarte gaten – de zogenoemde Hawkingstraling. “In zijn oorspronkelijke theorie stelde Hawking dat de straling het zwarte gat langzaam consumeert en dat het zwarte gat uiteindelijk verdwijnt,” legt onderzoeker Chris Adami, verbonden aan de Michigan State University uit. “Daarmee concluderend dat informatie en al het andere dat het zwarte gat binnenging voorgoed verloren was gegaan.”

De paradox
Een mooie theorie. Maar deze brengt wel een probleem met zich mee. “Volgens de wetten van de kwantumfysica kan informatie niet verdwijnen. Een verlies aan informatie zou impliceren dat het universum zelf plotseling onvoorspelbaar wordt, elke keer als een zwart gat een deeltje inslikt. Dat is onwaarschijnlijk. Geen enkele wet die wij kennen, staat toe dat dat gebeurt.” Het levert een paradox op. Want zwarte gaten trekken met hun ongelofelijke aantrekkingskracht deeltjes en informatie naar zich toe en verdwijnen op een gegeven moment in hun geheel. En als die zwarte gaten verdwijnen, waar blijft dan de informatie als het onmogelijk is dat deze voorgoed verloren gaat? Deze informatieparadox houdt fysici al een aantal decennia bezig. Maar Adami denkt nu te weten hoe het zit.

Gestimuleerde emissie
Zijn antwoord op deze paradox? Gestimuleerde emissie. We spreken van gestimuleerde emissie wanneer een atoom in aangeslagen toestand botst met een foton en zelf een foton uitzendt. Die foton is eigenlijk een kopie van de foton waarmee de atoom botste. “Gestimuleerde emissie is het proces achter lasers (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),” vertelt Adami. “Het werkt eigenlijk als een kopieermachine: je gooit iets in de machine en twee identieke dingen komen eruit.”

Maar hoe werkt dat dan in een zwart gat? “Als je informatie in de richting van een zwart gat gooit, maakt het zwarte gat – vlak voor het de informatie opslokt – een kopie die buiten het zwarte gat blijft.” Informatie moet wel bewaard blijven in de gestimuleerde emissie van straling die de Hawkingstraling vergezelt. “Stephen Hawking’s prachtige theorie is in mijn opinie nu compleet,” stelt Adami. De tijd zal moeten leren of andere onderzoekers het met hem eens zijn.