Logran crear un agujero negro en un laboratorio y se pone a brillar

Una nueva investigación sugiere que los agujeros negros sintéticos radian igual que los de verdad.

 

Los objetos más extremos del universo son los agujeros negros; son tan densos que, ni siquiera la luz, puede escapar de su enorme poder gravitatorio una vez que está lo suficientemente cerca de él. Ahora bien, esa distancia (más o menos cerca) varía en función de la masa del agujero negro, y es lo que conocemos como horizonte de sucesos.

Cuando un objeto cruza el límite del horizonte de sucesos, desaparece en el agujero negro. Sin embargo, en 1974, el físico inglés Stephen Hawking propuso que las interrupciones de las fluctuaciones cuánticas causadas por el horizonte de sucesos daban como resultado un tipo de radiación muy similar a la radiación térmica. Y es algo que podríamos detectar (aunque ahora seamos incapaces).

 


Pero, ¿y si lo pudiéramos simular en un laboratorio?

"Queríamos utilizar las poderosas herramientas de la física de la materia condensada para probar la física inalcanzable de estos objetos increíbles: los agujeros negros", comentó la autora del estudio publicado en la revista Physical Review Research, Lotte Mertens.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por Lotte Mertens de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos ha creado un agujero negro artificial en un entorno de laboratorio, y ha descubierto algo asombroso a los anteriores experimentos con agujeros negros: que brillan.

Los físicos crearon una especie de horizonte de sucesos que interfería con la naturaleza ondulatoria de los electrones, lo que produjo un aumento de la temperatura que coincidió con las expectativas teóricas de un sistema de agujeros negros equivalente: lograron generar la radiación de Hawking. La radiación de Hawking resultante en el laboratorio, partículas creadas por perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por el desgarro del espacio-tiempo por parte del agujero negro, se manifestó como un brillo visible.


A pesar de la falta de gravedad real en el sistema modelo, la consideración de este horizonte sintético aporta información importante sobre la física de los agujeros negros. Si bien no está claro qué significan estos resultados para la gravedad cuántica, el modelo planteado ofrece una forma de estudiar la aparición de la radiación de Hawking en un entorno que no está influenciado por la dinámica salvaje de la formación de un agujero negro.

"Esto puede abrir un lugar para explorar aspectos fundamentales de la mecánica cuántica junto con la gravedad y los espaciotiempos curvos en varios entornos de materia condensada", escriben los investigadores.

Comprender los agujeros negros es clave para desentrañar las leyes más fundamentales que rigen el cosmos, porque representan los límites de dos de las teorías de la física mejor probadas: la teoría de la relatividad general, que describe la gravedad como resultado de la deformación (a gran escala) del espacio-tiempo por objetos masivos, y la teoría de la mecánica cuántica, que describe la física en las escalas de longitud más pequeñas.

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Universidad de Amsterdam

¿Cómo se hace un agujero negro?


Para hacer un agujero negro artificial, 'simplemente' hay que tomar una serie de átomos (verde) y variar la facilidad con la que un electrón se mueve entre cada sitio atómico (color azul en la imagen). La diversa fuerza de enlace en la cadena inferior simula la deformación del espacio-tiempo en presencia de un agujero negro. En esencia, usaron una "cadena de átomos en un solo archivo para simular el horizonte de eventos de un agujero negro". De esta manera, la asombrosa física de los agujeros negros se puede explorar en un laboratorio en la Tierra. Hacerlo así les permitió observar el equivalente a lo que los científicos llaman radiación de Hawking, en el que las partículas nacen de las perturbaciones que ocurren debido a la interrupción del agujero negro en el espacio-tiempo.

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Referencia: Lotte Mertens et al, Thermalization by a synthetic horizon, Physical Review Research (2022). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.043084

 

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en Twitter: sarahromero_ y en ladymoon@gmail.com

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