Квантовое описание чёрных дыр: теория "пушистых шаров"

Введение

Квантовое описание черных дыр

Фаззболы — гипотетические объекты в теории суперструн, предназначенные для обеспечения полностью квантового описания черных дыр, предсказанных общей теорией относительности. Гипотеза о фаззболах избавляет от сингулярности в центре черной дыры, предполагая, что вся область внутри горизонта событий черной дыры на самом деле является протяженным объектом: шаром струн, которые рассматриваются как фундаментальные строительные блоки материи и света. В рамках теории струн струны — это пучки энергии, вибрирующие сложным образом как в трех привычных пространственных измерениях, так и в дополнительных измерениях. Фаззболы предлагают решения двух основных нерешенных проблем в физике черных дыр. Во-первых, они позволяют избежать гравитационной сингулярности, существующей внутри горизонта событий черной дыры. Общая теория относительности предсказывает, что в сингулярности кривизна пространства-времени становится бесконечной, и она не может определить судьбу материи и энергии, попадающих в нее. Физики в целом полагают, что сингулярность не является реальным физическим явлением, и предполагаемые теории квантовой гравитации, такие как теория суперструн, должны объяснить ее истинную природу. Во-вторых, они разрешают парадокс информации о черной дыре: квантовая информация материи, падающей в черную дыру, оказывается запертой за горизонтом событий и, кажется, полностью исчезает из Вселенной при испарении черной дыры из-за излучения Хокинга. Это противоречило бы фундаментальному закону квантовой механики, требующему сохранения квантовой информации. Поскольку прямые экспериментальные подтверждения ни теории струн в целом, ни фаззболов в частности отсутствуют, оба являются результатом исключительно вычислений и теоретических исследований. Однако существование фаззболов может быть проверено с помощью астрономии гравитационных волн.

Теория струн и композиция

Самир Д. Матур из Университета штата Огайо опубликовал восемь научных статей в период с 2001 по 2012 год, при содействии постдокторанта Олега Лунина, который внес вклад в первые две статьи. В этих статьях предлагается, что черные дыры – это сфероподобные протяженные объекты с определенным объемом, состоящие из струн. Это отличается от классического представления о черных дырах, в которых в их центре находится сингулярность – точка нулевой размерности и нулевого объема, где сосредоточена вся масса черной дыры при бесконечной плотности, окруженная горизонтом событий на расстоянии многих километров, за который свет не может вырваться. Все варианты теории струн утверждают, что фундаментальные составляющие субатомных частиц, включая переносчики силы (например, фотоны и глюоны), на самом деле являются струнами энергии, которые приобретают свою идентичность и соответствующие массы, вибрируя в различных модах и частотах. Концепция фузбола берет начало в особом варианте теории суперструн, называемом Тип IIB (см. также Дуальность струн), который постулирует, что струны могут быть как "открытыми" (с двумя концами), так и "закрытыми" (замкнутыми в кольцо), и что существует 9 + 1 пространственно-временных измерений, в которых пять из шести дополнительных пространственных измерений "компактифицированы". В отличие от представления о черной дыре как о сингулярности, небольшой фузбол можно представить как сверхплотную нейтронную звезду, в которой нейтроны претерпели фазовый переход и распались, высвободив составляющие их кварки. Следовательно, фузболы теоретически являются конечной фазой вырожденного вещества. Матур рассчитал, что физическая поверхность фузболов имеет радиус, равный радиусу горизонта событий классических черных дыр; таким образом, радиус Шварцшильда распространенной черной дыры звездной массы 6,8 солнечных масс – 20 километров, если не учитывать эффекты вращения. Он также установил, что горизонт событий фузбола, в очень малом масштабе (вероятно, порядка нескольких планковских длин), будет очень похож на туман: размытый, отсюда и название "фузбол". В классической модели черных дыр считается, что объекты, проходящие через горизонт событий на пути к сингулярности, попадают в область искривленного пространства-времени, где скорость убегания превышает скорость света – область, лишенная какой-либо структуры. Более того, именно в сингулярности – сердце классической черной дыры – само пространство-время, как полагают, катастрофически разрушается, поскольку бесконечная плотность требует бесконечной скорости убегания; такие условия проблематичны для известной физики. Однако, согласно гипотезе о фузболе, считается, что струны, составляющие материю и фотоны, падают на поверхность фузбола и поглощаются ею, которая находится на горизонте событий – пороге, при котором скорость убегания достигает скорости света. Фузбол – это черная дыра; пространство-время, фотоны и все остальное, не находящееся в непосредственной близости от поверхности фузбола, предположительно, подвергается воздействию точно так же, как и в классической модели черных дыр с сингулярностью в центре. Эти две теории расходятся только на квантовом уровне; то есть классические черные дыры и фузболы отличаются только своим внутренним составом и тем, как они влияют на виртуальные частицы, образующиеся вблизи их горизонтов событий (см. ниже). Сторонники фузболов считают, что они представляют собой истинное квантовое описание черных дыр.

Samir D. Mathur of The Ohio State University published eight scientific papers between 2001 and 2012, assisted by postdoctoral researcher Oleg Lunin, who contributed to the first two papers. The papers propose that black holes are sphere like extended objects with a definite volume and are composed of strings. This differs from the classic view of black holes in which there is a singularity at their centers, which are thought to be a zero dimensional, zero volume point in which the entire mass of a black hole is concentrated at infinite density, surrounded many kilometers away by an event horizon below which light cannot escape. All variations of string theory hold that the fundamental constituents of subatomic particles, including the force carriers (e. g., photons and gluons), are actually strings of energy that take on their identities and respective masses by vibrating in different modes and frequencies. The fuzzball concept is rooted in a particular variant of superstring theory called Type IIB (see also String duality ), which holds that strings are both "open" (double ended entities) and "closed" (looped entities) and that there are 9 + 1 spacetime dimensions wherein five of the six extra spatial dimensions are "compactified". Unlike the view of a black hole as a singularity, a small fuzzball can be thought of as an extra dense neutron star in which the neutrons have undergone a phase transition and decomposed, liberating the quarks comprising them. Accordingly, fuzzballs are theorized to be the terminal phase of degenerate matter. Mathur calculated that the physical surfaces of fuzzballs have radii equal to that of the event horizon of classic black holes; thus, the Schwarzschild radius of a ubiquitous 6.8 solar mass stellar mass class black hole—or fuzzball—is 20 kilometers when the effects of spin are excluded. He also determined that the event horizon of a fuzzball would, at a very tiny scale (likely on the order of a few Planck lengths), be very much like a mist: fuzzy, hence the name "fuzzball." With classical model black holes, objects passing through the event horizon on their way to the singularity are thought to enter a realm of curved spacetime where the escape velocity exceeds the speed of light—a realm devoid of all structure. Moreover, precisely at the singularity—the heart of a classic black hole—spacetime itself is thought to break down catastrophically since infinite density demands infinite escape velocity; such conditions are problematic with known physics. Under the fuzzball premise, however, the strings comprising matter and photons are believed to fall onto and absorb into the fuzzball's surface, which is located at the event horizon—the threshold at which the escape velocity has achieved the speed of light. A fuzzball is a black hole; spacetime, photons, and all else not exquisitely close to the surface of a fuzzball are thought to be affected in precisely the same fashion as with the classical model of black holes featuring a singularity at its center. The two theories diverge only at the quantum level; that is, classic black holes and fuzzballs differ only in their internal composition and how they affect virtual particles that form close to their event horizons (see , below). Fuzzballs are thought by their proponents to be the true quantum description of black holes.

Плотность

Фузболлы становятся менее плотными по мере увеличения их массы из-за фракционного натяжения. Когда материя или энергия (струны) падают на фузболл, к нему не просто добавляются новые струны; струны сливаются или соединяются. При этом вся квантовая информация падающих струн становится частью более крупных и сложных струн. Из-за фракционного натяжения, натяжение струны экспоненциально уменьшается по мере увеличения их сложности и количества вибрационных мод, расслабляясь до значительных длин. Формулы теории струн, разработанные Матуром и Лунином, дают радиусы поверхности фузболлов, которые точно равны радиусам Шварцшильда, рассчитанным Карлом Шварцшильдом 87 лет ранее с использованием совершенно иной математической методики. Поскольку объем фузболлов является функцией радиуса Шварцшильда (2953 метра для невращающейся черной дыры), фузболлы обладают переменной плотностью, которая уменьшается обратно пропорционально квадрату их массы (удвоение массы приводит к удвоению диаметра, что в восемь раз увеличивает объем и уменьшает плотность в четыре раза). Типичный фузболл имеет среднюю плотность 4.0. Это средняя объемная плотность; как и в случае нейтронных звезд, Солнца и его планет, плотность фузболла меняется от поверхности, где она меньше, до центра, где она максимальна. Небольшой невращающийся фузболл размером с каплю воды в среднем имеет массу в двадцать миллионов метрических тонн, что эквивалентно массе гранитного шара диаметром 243 метра. Хотя такие плотности почти невообразимо велики, математически они бесконечно далеки от бесконечной плотности. Хотя плотность типичных фузболлов звездной массы экстремальна – примерно такая же, как у нейтронных звезд – она на много порядков меньше плотности Планка (5.155), которая эквивалентна массе Вселенной, упакованной в объем одного атомного ядра. Поскольку средняя плотность фузболлов (и эффективная плотность классических черных дыр) уменьшается обратно пропорционально квадрату их массы, фузболлы, масса которых превышает, на самом деле менее плотны, чем нейтронные звезды с минимально возможной плотностью. Благодаря обратному квадратичному правилу зависимости плотности от массы, фузболлам не обязательно обладать невообразимой плотностью. Сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центре практически всех галактик, могут иметь умеренную плотность. Например, Стрелец А*, черная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь, имеет массу в 4,3 миллиона масс Солнца. Модель фузболла предсказывает, что невращающаяся сверхмассивная черная дыра с такой же массой, как Стрелец А*, имеет среднюю плотность, которая "всего лишь" в 51 раз больше плотности золота. Более того, при 3,9 миллиардах масс Солнца (довольно большая сверхмассивная черная дыра), невращающийся фузболл будет иметь радиус 77 астрономических единиц – примерно такой же, как терминационный удар гелиосферы Солнечной системы – и среднюю плотность, равную плотности атмосферы Земли на уровне моря (1,2 кг/м³).

Fuzzballs become less dense as their mass increases due to fractional tension. When matter or energy (strings) fall onto a fuzzball, more strings are not simply added to the fuzzball; strings fuse, or join. In doing so, all the quantum information of the infalling strings becomes part of larger, more complex strings. Due to fractional tension, string tension exponentially decreases as they become more complex with more vibration modes, relaxing to considerable lengths. The string theory formulas of Mathur and Lunin produce fuzzball surface radii that precisely equal Schwarzschild radii, which Karl Schwarzschild calculated using an entirely different mathematical technique 87 years earlier. Since the volume of fuzzballs is a function of the Schwarzschild radius (2953 meters per for a non rotating black hole), fuzzballs have a variable density that decreases as the inverse square of their mass (twice the mass is twice the diameter, which is eight times the volume, resulting in one quarter the density). A typical fuzzball would have a mean density of 4.0. This is an average, or mean, bulk density; as with neutron stars, the Sun, and its planets, a fuzzball's density varies from the surface where it is less dense, to its center where it is most dense. A bit of such a non spinning fuzzball the size of a drop of water would, on average, have a mass of twenty million metric tons, which is equivalent to that of a granite ball 243 meters in diameter. Though such densities are almost unimaginably extreme, they are, mathematically speaking, infinitely far from infinite density. Although the densities of typical stellar mass fuzzballs are extreme—about the same as neutron stars—their densities are many orders of magnitude less than the Planck density (5.155), which is equivalent to the mass of the universe packed into the volume of a single atomic nucleus. Since the mean densities of fuzzballs (and the effective densities of classic black holes) decrease as the inverse square of their mass, fuzzballs greater than are actually less dense than neutron stars possessing the minimum possible density. Due to the mass density inverse square rule, fuzzballs need not even have unimaginable densities. Supermassive black holes, which are found at the center of virtually all galaxies, can have modest densities. For instance, Sagittarius A*, the black hole at the center of our Milky Way galaxy, is 4.3 million The fuzzball model predicts that a non spinning supermassive black hole with the same mass as Sagittarius A* has a mean density "only" 51 times that of gold. Moreover, at 3.9 billion (a rather large super massive black hole), a non spinning fuzzball would have a radius of 77 astronomical units—about the same size as the termination shock of the Solar System's heliosphere—and a mean density equal to that of the Earth's atmosphere at sea level (1.2 kg/m3).

Колапс нейтронной звезды

Черные дыры (или пушистые шары) образуются различными способами, большинство из которых связаны с чрезвычайно энергичными событиями сброса массы, такими как сверхновые, килоновые и гиперновые. Однако аккрецирующая нейтронная звезда (медленно перекачивающая массу от звезды-компаньона), превышающая критический предел массы Mmax, внезапно и относительно спокойно коллапсирует в черную дыру или пушистый шар. Такой коллапс может служить полезным примером для изучения различий в физических свойствах нейтронных звезд и пушистых шаров. Нейтронные звезды имеют максимальную возможную массу, известную как предел Толмана — Оппенгеймера — Волкоффа; этот предел известен неточно, но, как считается, находится в пределах от до . Если масса нейтронной звезды превышает этот предел, давление вырождения нейтронов больше не может противостоять силе гравитации, и звезда быстро коллапсирует, пока не включится какой-либо новый физический процесс. В классической общей теории относительности коллапсирующая нейтронная звезда достигает критической плотности и формирует горизонт событий; для внешней Вселенной она становится черной дырой, и коллапс направлен к гравитационной сингулярности. В модели пушистого шара адроны в его ядре (нейтроны и, возможно, небольшое количество протонов и мезонов) распадаются на то, что можно рассматривать как конечную стадию вырожденного вещества: шар из струн, который, согласно предсказаниям модели пушистого шара, является истинным квантовым описанием не только черных дыр, но и теоретизированных кварковых звезд, состоящих из кварковой материи.

Информационный парадокс

Классические черные дыры создают проблему для физики, известную как парадокс информации о черных дырах; в рамках гипотезы о фузболе такого парадокса не существует. Парадокс был впервые сформулирован в 1972 году Джейкобом Бекенштейном и позднее популяризирован Стивеном Хокингом. Информационный парадокс возникает из-за требования квантовой механики о сохранении квантовой информации, что противоречит требованию общей теории относительности о том, что если черные дыры имеют сингулярности в своих центрах, квантовая информация должна исчезать из пространства-времени. Этот парадокс можно рассматривать как противоречие между двумя принципиально разными теориями: общей теорией относительности, описывающей самые масштабные гравитационные явления во Вселенной, и квантовой механикой, описывающей самые малые явления. Теория фузбола стремится разрешить это противоречие, поскольку она основана на теории суперструн типа IIB, которая представляет собой квантовое описание гравитации, называемое супергравитацией. Черная дыра, питавшаяся преимущественно звездной атмосферой (протонами, нейтронами и электронами) близлежащей звезды-компаньона, должна, если подчиняться известным законам квантовой механики, обладать квантовым составом, отличным от другой черной дыры, питавшейся только светом (фотонами) от соседних звезд и космическим микроволновым фоном. Это соответствует основному принципу как классической, так и квантовой физики, согласно которому состояние системы в определенный момент времени должно определять ее состояние в любой другой момент времени. Однако последствия общей теории относительности для классических черных дыр неизбежны: помимо того, что обе черные дыры будут увеличивать свою массу за счет поглощаемой материи и света, никакой разницы в их квантовом составе не будет, поскольку, если сингулярности имеют нулевой объем, черные дыры не имеют квантового состава. Более того, даже если квантовая информация не уничтожалась бы в сингулярности, она не смогла бы преодолеть бесконечную гравитационную интенсивность и достичь горизонта событий, где она могла бы проявиться в нормальном пространстве-времени. Это известно как теорема об отсутствии волос, которая утверждает, что черные дыры не могут предоставить внешним наблюдателям никакой информации о себе, кроме своей массы, углового момента и электрического заряда, причем последние два теоретически могут быть обнаружены посредством явления, известного как суперизлучение. Стивен Хокинг показал, что квантовые эффекты заставляют черные дыры проявлять себя как излучатели черного тела с эффективной температурой, обратно пропорциональной массе черной дыры. Это излучение, теперь называемое излучением Хокинга, не может обойти теорему об отсутствии волос, поскольку оно может раскрыть только массу черной дыры. Фактически излучение Хокинга не обнаружимо (см. §Проверяемость теории ниже). В чисто теоретическом смысле теория фузбола, предложенная Матуром и Луниным, выходит за рамки формулы Хокинга, связывающей температуру черного тела излучения Хокинга и массу излучающей его черной дыры. Теория фузбола удовлетворяет требованию сохранения квантовой информации, поскольку она, в частности, утверждает, что квантовая информация струн, падающих на фузбол, сохраняется, поскольку эти струны растворяются и вносят вклад в квантовый состав фузбола. Теория также утверждает, что квантовая информация фузбола проявляется не только на его поверхности, но и проникает сквозь туннельную неопределенность горизонта событий, где она может быть отпечатана на излучении Хокинга, которое очень медленно переносит эту информацию в обычное пространство-время в виде тонких корреляций в исходящих квантах.

Classical black holes create a problem for physics known as the black hole information paradox; there is no such paradox under the fuzzball hypothesis. The paradox was first raised in 1972 by Jacob Bekenstein and later popularized by Stephen Hawking. The information paradox is born of a requirement of quantum mechanics that quantum information must be conserved, which conflicts with general relativity's requirement that if black holes have singularities at their centers, quantum information must be extinguished from spacetime. This paradox can be viewed as a contradiction between two very different theories: general relativity, which describes the largest gravity based phenomena in the Universe, and quantum mechanics, which describes the smallest phenomena. Fuzzball theory purports to resolve this tension because the Type IIB superstring theory it is based on is a quantum description of gravity called supergravity. A black hole that fed primarily on the stellar atmosphere (protons, neutrons, and electrons) of a nearby companion star should, if it obeyed the known laws of quantum mechanics, grow to have a quantum composition different from another black hole that fed only on light (photons) from neighboring stars and the cosmic microwave background. This follows a core precept of both classical and quantum physics that, in principle, the state of a system at one point in time should determine its state at any other time. Yet, general relativity's implications for classic black holes are inescapable: Other than the fact that the two black holes would become increasingly massive due to the infalling matter and light, no difference in their quantum compositions would exist because if singularities have zero volume, black holes have no quantum composition. Moreover, even if quantum information was not extinguished at singularities, it could not climb against infinite gravitational intensity and reach up to and beyond the event horizon where it could reveal itself in normal spacetime. This is called the no hair theorem, which states that black holes can reveal nothing about themselves to outside observers except their mass, angular momentum, and electric charge, whereby the latter two could theoretically be revealed through a phenomenon known as superradiance. Stephen Hawking showed that quantum effects will make black holes appear to be blackbody radiators with effective temperatures inversely proportional to the mass of a black hole. This radiation, now called Hawking radiation, cannot circumvent the no hair theorem as it can reveal only a black hole's mass. For all practical purposes, Hawking radiation is undetectable (see §Testability of the theory, below). In a purely theoretical sense, the fuzzball theory advanced by Mathur and Lunin goes beyond Hawking's formula relating the blackbody temperature of Hawking radiation and the mass of the black hole emitting it. Fuzzball theory satisfies the requirement that quantum information be conserved because it holds, in part, that the quantum information of the strings that fall onto a fuzzball is preserved as those strings dissolve into and contribute to the fuzzball's quantum makeup. The theory further holds that a fuzzball's quantum information is not only expressed at its surface but tunnels up through the tunneling fuzziness of the event horizon where it can be imprinted on Hawking radiation, which very slowly carries that information into regular spacetime in the form of delicate correlations in the outgoing quanta.

Проверяемость теории

Поскольку прямых экспериментальных доказательств в поддержку теории струн или теории фузболла нет, обе являются продуктом исключительно расчетов и теоретических исследований. Чтобы полностью соответствовать научному методу и в конечном итоге быть широко признанными как истинные – подобно теориям Эйнштейна об особой и общей теории относительности – теории, касающиеся естественного мира, должны делать предсказания, которые последовательно подтверждаются наблюдениями природы. Теория суперструн предсказывает существование крайне неуловимых частиц, которые, несмотря на активные поиски, до сих пор не обнаружены. Более того, обосновать теорию фузбола, наблюдая за предсказанными ею тонкими эффектами на излучение Хокинга, невозможно, поскольку само излучение практически не обнаруживается. Однако теория фузбола может быть проверена с помощью астрономии гравитационных волн. Все бозоны (например, фотоны) и бозон-подобные сфермионы легко перекрываются при высокой плотности, в то время как фермионы и фермион-подобные гаугино, обладающие массой (такие как электроны, протоны и кварки), – нет; это одна из причин, по которой суперпартнеры, если они существуют, имеют свойства, существенно отличающиеся от их аналогов в Стандартной модели. В качестве примера можно привести фотон – безмассовый бозон со спином 1, являющийся переносчиком электромагнитного взаимодействия в Стандартной модели. Ему предсказывают существование суперпартнера – фотоно, массового фермиона со спином 1/2. И наоборот, электрон (спин 1/2) – пример массового фермиона, суперпартнером которого является селектрон со спином 0, безмассовый бозон, но не рассматриваемый как основной переносчик силы. Экспериментальное обнаружение суперпартнеров не только укрепит теорию суперструн, но и поможет заполнить пробелы в современной физике частиц, такие как вероятный состав темной материи и аномальный магнитный момент мюона (он должен быть точно равен 2, а вместо этого составляет около 2,00233184, что указывает на скрытые взаимодействия); физики частиц, соответственно, ищут эти суперпартнеры. Основываясь на космологических эффектах, имеются веские доказательства существования темной материи (см. Темная материя: наблюдательные доказательства), но если она состоит из субатомных частиц, то эти частицы оказались на удивление неуловимыми, несмотря на широкий спектр методов обнаружения, используемых с 1986 года. Эта трудность в обнаружении суперсимметричных частиц не удивляет физиков частиц, поскольку считается, что самые легкие из них стабильны, электрически нейтральны и слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели. Теория фузбола разрешает давний конфликт между общей теорией относительности и квантовой механикой, утверждая, что квантовая информация сохраняется в фузболах, а излучение Хокинга, возникающее в квантовой пене в масштабе Планка непосредственно над поверхностью фузбола, тонко кодируется этой информацией. Однако на практике излучение Хокинга практически невозможно обнаружить, поскольку черные дыры излучают его на астрономически низких уровнях мощности, а отдельные фотоны, составляющие излучение Хокинга, обладают чрезвычайно малой энергией. С момента первого прямого обнаружения гравитационных волн, события 2015 года, известного как GW150914, которое представляло собой слияние двойной системы черных дыр звездной массы, сигналы гравитационных волн до сих пор соответствуют предсказаниям общей теории относительности для классических черных дыр с сингулярностями в их центрах. Однако итальянская группа ученых, проведшая компьютерное моделирование, предположила в 2021 году, что существующие обсерватории гравитационных волн способны выявить доказательства, подтверждающие теорию фузбола, в сигналах от слияния двойных черных дыр (и в результате возникающие эффекты на затухание колебаний) благодаря нетривиальным уникальным свойствам фузбол, которые являются протяженными объектами с физической структурой. Моделирование группы предсказало более медленную, чем ожидалось, скорость затухания определенных колебательных мод, на которых также будут доминировать "эхо" от предыдущих колебаний.

As no direct experimental evidence supports either string theory or fuzzball theory, both are products purely of calculations and theoretical research. To be in full accordance with the scientific method and one day be widely accepted as true—as are Einstein's theories of special and general relativity—theories regarding the natural world must make predictions that are consistently affirmed through observations of nature. Superstring theory predicts the existence of highly elusive particles that, while they are actively being searched for, have yet to be detected. Moreover, fuzzball theory cannot be substantiated by observing its predicted subtle effects on Hawking radiation because the radiation itself is for all practical purposes undetectable. However, fuzzball theory may be testable through gravitational wave astronomy. All bosons (e. g., photons) and the boson like sfermions will readily overlap each other when crowded, whereas fermions and the fermion like gauginos possessing mass (such as electrons, protons, and quarks) will not; this is one reason why superpartners—if they exist—have properties that are exceedingly different from their Standard Model counterparts. Take the example of the photon, which is a massless boson with an integer spin of 1 and is the carrier of electromagnetism in the Standard Model; it is predicted to have a superpartner called a photino, which is a mass carrying fermion with a half odd integer spin of 1/2. Conversely, the electron (spin 1/2) is an example of a mass carrying fermion where its superpartner is the spin 0 selectron, which is a massless boson but is not considered to be a primary force carrier. The experimental detection of superpartners would not only bolster superstring theory but would also help fill gaps in current particle physics, such as the likely composition of dark matter and the muon's anomalous magnetic moment (it should be precisely equal to 2 and is instead about 2.00233184, suggesting hidden interactions); particle physicists have accordingly been searching for these superpartners. Based on cosmological effects, there is strong evidence for the existence of dark matter of some sort (see Dark matter: Observational evidence), but if it is composed of subatomic particles, those particles have proven to be notoriously elusive despite the wide variety of detection techniques that have been employed since 1986. This difficulty in detecting supersymmetric particles is not surprising to particle physicists since the lightest ones are believed to be stable, electrically neutral, and interact weakly with the particles of the Standard Model. Fuzzball theory resolves a long standing conflict between general relativity and quantum mechanics by holding that quantum information is preserved in fuzzballs and that Hawking radiation originating within the Planck scale quantum foam just above a fuzzball's surface is subtly encoded with that information. As a practical matter, however, Hawking radiation is virtually impossible to detect because black holes emit it at astronomically low power levels and the individual photons constituting Hawking radiation have extraordinarily little energy. Ever since the first direct detection of gravity waves, a 2015 event known as GW150914, which was a merger between a binary pair of stellar mass black holes, gravity wave signals have so far matched the predictions of general relativity for classical black holes with singularities at their centers. However, an Italian team of scientists that ran computer simulations suggested in 2021 that existing gravity wave observatories are capable of discerning fuzzball theory supporting evidence in the signals from merging binary black holes (and the resultant effects on ringdowns) by virtue of the nontrivial unique attributes of fuzzballs, which are extended objects with a physical structure. The team's simulations predicted slower than expected decay rates for certain vibration modes that would also be dominated by "echoes" from earlier ring oscillations.