У организацији Института за физику (www.ипб.ац.рс) и Математичког института САНУ (www.ми.сану.ац.рс), у малој сали САНУ ће се септембра ове године одржати тродневни скуп Блацк Холес & Цхаос (4.-6. септембар 2024). Програм чине предавања по позиву, вођене дискусије и постер сесија. Посебно нам је циљ да привучемо млађе учеснике из Србије и са Балкана, студенте мастер и докторских студија и постдок истраживаче, који ће имати прилику да презентују своје резултате на постерима и успоставе сарадњу са старијим учесницима и предавачима. Скуп је део ЦОСТ акције ЦА22113 Фундаментални изазови теоријске физике (Фундаментал цхалленгес ин тхеоретицал пхyсицс (www.цост.еу/ацтионс/ЦА22113).
Предавачи по позиву су: Алеxандре Белин (Милано-Бицоцца), Францесцо Бенини (СИССА, Трст), Мицха Беркооз (Wеизманн, Реховот), Јан Боруцх (Беркелеy), Алејандра Цастро (Цамбридге), Нејц Чеплак (Тринитy, Дублин), Марине де Цлерцк (Цамбридге), Јан де Боер (Амстердам), Бен Фреивогел (Амстердам), Алессандра Гнеццхи (ИНФН Падова), Сашо Грозданов (Единбургх и Љубљана), Луца Илиесиу (Беркелеy), Мациеј Коланоwски (Санта Барбара), Андреи Парнацхев (Тринитy, Дублин), Пхилип Саад (Беркелеy), Јулиан Соннер (Генева) и Цхиара Толдо (Харвард).
Сајт конференције се може наћи на ситес.гоогле.цом/виеw/блацк-холес-анд-цхаос и садрћи информације о програму, локацији и линк за регистрацију. Регистрација је отворена до 20. августа 2024. Учесници из Србије не плаћају котизацију (свако ко се региструје добиће обавештење о томе), па сматрамо да је конференција одлична прилика за све које интересује тема црних рупа и хаоса.
Тема није одабрана случајно – црне рупе су последњих десетак година у фокусу теорије струна и уопште квантне гравитације, с једне стране због информационог парадокса црних рупа, а с друге стране као важан пробни камен – јер, упркос многим сложеним проблемима (као што је управо поменути информациони парадокс), црне рупе су и даље једноставније од многих других система који се у квантној гравитацији појављују. Уз то, детаљи физике црних рупа сада постају доступни и посматрачким техникама, што целу ствар чини, дакако, још занимљивијом.
Астрофизичке црне рупе могу бити или бивше звезде довољно велике масе да после експлозије супернове колапсирају у црну рупу и тада их откривамо ако су чланови вишеструких звезданих система, или пак могу бити огромне црне рупе у центрима галаксија, настале вероватно сударима и спајањем мноштва нормалних звезда, услед њихове велике концентрације у центру галаксије. Посебно узбудљиве ствари на пољу њиховог посматрања почеле су да се догађају од 2017. године. Тада је Евент Хоризон Телесцопе (ЕХТ), систем више великих телескопа (углавном у милиметарском и субмилиметарском опсегу) на разним континентима, подешених тако да раде као један интерферометар, снимио сенку и фотонски прстен црне рупе у центру галаксије М87. Касније је снимљена и црна рупа у центру наше галаксије.
У вези са поменутим, треба објаснити шта је фотонски прстен. Црна рупа, пре свега, има хоризонт – то је њена граница: све што пређе хоризонт не враћа се. Непосредно ван хоризонта, налазе се орбите које му се приближавају – још нису упале, али већина њих ће упасти; и за оне које не упадају, довољан је мали поремећај па да упадну. Даље од хоризонта напротив већина орбита је безбедна, и само ретке, посебно одабране путање завршиће у црној рупи. Ова два подручја одељена су фотонском сфером – њу чине орбите које су управо на седластим тачкама. Ове орбите вечно круже по фотонској сфери, али неке од њих су стабилне, а неке нестабилне. Унутар фотонске сфере налази се сенка црне рупе – то је део који је таман, иако црној рупи не припада; из њега светлост може да изађе али већина зрака ипак бива, мноштвом малих поремећаја, постепено гурнута у црну рупу, те због тога сенка изгледа тамна.
Испоставља се да се из орбита на фотонској сфери, из њихове динамике и нестабилности може извући веома много информација. Интерферометријска посматрања попут оних са ЕХТ управо дају релативно фину структуру фотонске сфере. Из ње се, на пример, могу очитати термодинамичке особине црне рупе, као што је температура, као и спектар квазинормалних мода. Квазинормалне моде су пригушене осцилације просторвремена до којих долази када црна рупа реагује на неки поремећај, на пример апсорбује светлост или материју. Спектар квазинормалних мода је нешто попут ДНК црне рупе – из њега се донекле могу реконструисати чак и ефекти квантне гравитације, што је од свега најузбудљивије.
До сада смо говорили о астрофизичким црним рупама. Али основни појмови које смо поменули – хоризонт, фотонска сфера, нестабилне орбите и квазинормалне моде – јављају се и у апстрактнијим решењима која додуше не одговарају непосредно ономе што се може посматрати али су ипак веома важна. Нека од њих важна су као једноставни модели где се основне идеје могу лакше експлицитно проверити него кад су у питању реалистичније црне рупе. Друга се, на сасвим неочекивани начин, преко АдС/ЦФТ кореспонденције (познате и као холографска дуалност), могу довести у везу са експериментима из потпуно друкчијих области – квантне хромодинамике, кварк-глуонске плазме и егзотичних материјала као што су суперпроводници. Ради се о томе да једначине гравитације које описују црне рупе, после одређених трансформација, постају једначине јако интерагујућих квантних многочестичних система, као што су електрони у суперпроводнику или кваркови у кварк-глуонској плазми или језгрима атома. Тако црне рупе постају незаобилазни концепт теоријске физике на који се наилази на много места.
Сада долазимо и до хаоса – друге теме конференције. Већ смо поменули нестабилности орбита на фотонској сфери. Заправо, овакве нестабилности су универзална особина скоро свих црних рупа и један од најједноставнијих – а уједно и најдубљих – резултата савремених истраживања ових објеката. Испоставље се, наиме, да су црне рупе вероватно најхаотичнији објекти у природи (ово је МСС – Малдацена-Схенкер-Станфорд хипотеза). Њихов експонент нестабилности (Љапуновљев експонент) једноставно је повезан са температуром, и може се одредити управо из квазинормалних мода (тачније из њиховог имагинарног дела). Овај резултат је везан за високу симетрију хоризонта и фотонске сфере, која се описује СЛ(2,Р) или СЛ(2,Ц) групом. Познавање теорије група (и наведених СЛ група) заправо није нужно за разумевање суштине – основна идеја је да симетрија црних рупа у потпуности одређује основне особине хаотичне динамике у њиховој околини. А преко горепоменуте холографске дуалности то значи да и низ јако куплованих квантних система – чудних метала, суперпроводника, кварк-глуонских мешавина – такође показује ову максимално хаотичну динамику. На пример, неке особине чудних метала (који уз одговарајуће допирање дају високотемпературне суперпроводнике) као што је линеарна завиност отпорности од температуре можда се може објаснити управо максималним хаосом и са њим повезаном планковском дисипацијом, где отпорност потиче само од квантних флуктуација а не и од расејања електрона, и одређена је истом оном симетријом коју имају и црне рупе.
Овај кратки резиме актуелних истраживања црних рупа и хаоса свакако није комплетан а ни нарочито систематичан – област је управо врло активна те још и није куцнуо час за систематизацију. Али је прави тренутак за један истраживачки скуп на коме би се направио пресек тренутног стања и назначили најплоднији правци за даљи рад. Надамо се да ће управо то бити резултат скупа Блацк Холес & Цхаос. Сви заинтересовани су добродошли!
