Simulare un buco bianco in cucina

Gli acceleratori di particelle non rappresentano gli unici strumenti per indagare gli aspetti più remoti della fisica: sembra infatti che l'acqua che sgorga da un rubinetto e colpisce un lavandino, si comporti come un buco bianco, un oggetto cosmico che è  esattamente l'opposto di un buco nero.

Un buco nero è un corpo di massa molto elevata circondato da un campo gravitazionale molto potente, al punto che un oggetto che si trova entro una certa distanza ('"orizzonte degli eventi"), non riesce a sfuggire. Un buco bianco è l'esatto contrario, cioè l'orizzonte degli eventi permette ai corpi di sfuggire, senza che nulla riesca ad entrare; questi oggetti esistono attualmente solo a livello teorico, quindi una verifica sperimentale non è ancora possibile.

Quando l'acqua colpisce il fondo di un lavabo, fluisce verso l'esterno in tutte le direzioni. A una certa distanza dal punto dove l'acqua colpisce il lavandino, il liquido in uscita decelera rapidamente e si accumula prima di continuare il suo flusso verso l'esterno, creando una increspatura, un crinale, a forma di anello.
I fisici sospettavano che le increspature che si fossero formate al di fuori del crinale e che viaggiassero verso di esso, non avrebbero dovuto essere in grado di andare oltre la cresta. Questo perché sulla cresta, l'acqua scorre verso l'esterno alla massima velocità con cui le increspature possono viaggiare verso l'interno, impedendo di fatto alcuna loro progressione in avanti, proprio come una persona su un tapis roulant. Questo rende il comportamento del crinale del tutto simile all'orizzonte degli eventi di un buco bianco; il tutto è stato confermato sperimentalmente da un gruppo guidato da Germain Rousseaux dell'Università di Nizza, in Francia.

In particolare, il team di scienziati ha esaminato un flusso di olio che colpiva il fondo di un acquario vuoto; quando hanno messo un ago nel percorso dell'olio dopo che aveva colpito il fondo, si è generata una perturbazione a forma di V, come riportata nell'immagine sottostante.

Immagine: Germain Rousseaux/U. Nice-Sophia Antipolis

L'angolo della V dipende dalla velocità relativa del fluido e delle increspature sulla sua superficie; le misurazioni hanno mostrato che le due velocità sono effettivamente le stesse, e ciò ha impedito alle perturbazioni di superare il crinale, proprio come in un buco bianco. Hanno inoltre scoperto che tra il punto di impatto del fluido ed il crinale, l'olio fluiva più velocemente rispetto alla velocità delle perturbazioni, traportando quindi le stesse verso l'esterno ed impedendo loro di avvicinarsi al centro della struttura.

Daniele Faccio, della Heriot-Watt University di Edimburgo,  che ha recentemente utilizzato il laser per simulare un orizzonte degli eventi, ha affermato che lo studio di questi oggetti analoghi ai buchi bianchi e ai buchi neri, è in grado di fornire delle valide intuizioni sulla fisica di questi oggetti. Ad esempio, nel 1974, Stephen Hawking ha dimostrato matematicamente che un orizzonte degli eventi deve irradiare luce.
I nostri telescopi non sono abbastanza sensibili per confermare tutto questo, ma esperimenti analoghi a questo potrebbero contribuire a rivelare il meccanismo fisico della radiazione, che resta ancora poco chiaro.

fonte: New Scientist