آیا اطلاعات، برای همیشه درون سیاه‌چاله گم می‌شود؟

 آیا اطلاعات درون یک سیاه‌چاله برای همیشه گم می‌شود یا به گونه‌ای در یک فرآیند مرموز مکانیک کوانتومی این اطلاعات حفظ خواهند شد؟ این پرسشی‌است که مدت‌هاست ذهن فیزیک‌دانان را درگیر کرده است. ممکن است یک موج کِشندی لیزری بتواند این موضوع را بیازماید!

ویژگی متمایز یک سیاه‌چاله این است که هر چیزی که از افق رویداد آن -در اصطلاح مرز بی‌بازگشت- می‌گذرد، هرگز نمی‌تواند فرار کند و برای همیشه از دست می‌رود. اما در دهه‌ی ۱۹۷۰، استیون هاوکینگ کشف کرد که سیاهچاله‌ها کاملا سیاه نیستند. اگر ناگهان یک زوج ذره‌ی مجازی در نزدیکی افق رویداد، ایجاد شود و یکی درون آن بیفتد، سیاه چاله می‌بایست مقدار بسیار اندکی از جرم را به شکل انرژی از دست بدهد. پس سیاه‌چاله‌ها مقدار اندکی انرژی -که به تابش هاوکینگ موسوم است- گسیل خواهند کرد و در طول زمان تبخیر خواهند شد. هرچه سیاه‌چاله بزرگتر باشد، مدت زمان بیشتری طول می‌کشد تا تبخیر شود.

پس بر سر چیزهایی که درون سیاه چاله افتاده‌اند، چه می‌آید؟ منطق حکم می‌کند که آنها باید گم شده باشند؛ اما مکانیک کوانتومی ایجاب می‌کند که اطلاعات می‌بایست پایسته بماند و نمی‌تواند گم شود و این یک تناقض است. متأسفانه هیچ راهی برای مطالعه‌ی یک سیاه‌چاله‌ی واقعی از نزدیک و فهمیدن اینکه درون آن چه می‌گذرد وجود ندارد. پس فیزیک‌دانان «شبه» سیاه‌چاله‌هایی را جستجو می‌کنند که از نظر ریاضی به همتایان سماوی خود شبیه‌اند.

یک احتمال این است که اطلاعات توسط فوتون‌های درهم‌تنیده، که بدون توجه به فاصله‌شان از هم، یک ارتباط کوانتومی با یکدیگر دارند، حفظ شده و در یک انفجار انرژی که باعث نابودی سیاه‌چاله می‌گردد، آزاد می‌شوند. اگر فیزیک‌دانان می‌توانستند همبستگی بین فوتون اصلی که از مرز سیاه‌چاله فرار کرده بود و جفت آن را که به شکل تابش بازگسیل شده است را بفهمند، قطعاً گواه محکمی بر پایستگی اطلاعات می‌بود.

محققان اظهار کرده‌اند که یک آینه‌ی شتاب‌دار می‌تواند همچون افق رویداد یک سیاه‌چاله به نظر برسد و فیزیکدانان را قادر سازد در آزمایشگاه، به جستجوی این همبستگی‌ها باشند. فوتون‌هایی که از آینه منعکس می‌شوند، تابش هاوکینگ را نمایش می‌دهند و فوتون‌هایی که در مرز آینه‌ی در حال حرکت به دام می‌افتند، جفت رها شده خواهند بود. زمانی که آینه متوقف می‌شود، می‌بایست یک انفجار ناگهانی انرژی اتفاق بیفتد، مشابه اتفاقی که در هنگام مرگ سیاه‌چاله می‌افتد.

«پیسین چن» از دانشگاه ملی تایوان و جرارد مورو از کالج پلی تکنیک فرانسه، دریافتند که نسل بعدی شتاب‌گر ذرات موسوم شتاب‌گر پلاسمایی میدان-ردی می‌تواند همچون یک آینه عمل کند. این شتاب‌گر‌ها با ارسال پالس‌های نور لیزر شدید به پلاسما کار می‌کند تا درون ابری از گاز یونیده یک موج به وجود بیاورد. این پالس‌ها ردی از الکترون‌ها را شبیه موجی که پشت قایق موتوری تشکیل می‌شود، به جا می‌گذارند. همچنان که الکترون‌های بیشتری به سیستم پمپ می‌شوند، از سواری بر موج رد الکترونی انرژی دریافت می‌کنند و شتاب می‌گیرند و همچون یک سونامی بر شدت آن‌ها افزوده می‌شود.

چن می‌گوید: «برای ساخت چنین میدان‌های رد پلاسمایی، انرژی لیزر می‌بایست درون پلاسما تخلیه شود. با توجه به قانون پایستگی انرژی، پالس لیزر و همچنین میدان رد آن، هر دو می‌بایست سرعت خود را کم کنند.» برای مقابله با این تمایل، چن و مورو روشی را برای شتاب بخشیدن به میدان رد پلاسما اختراع کردند که می‌تواند به عنوان یک آینه‌ی پلاسما در نظر گرفته شود. آنها نشان می‌دهند که این کار می‌تواند با تهیه یک پلاسما با روشی که چگالی‌اش به تدریج افزایش می‌یابد، انجام شود.