Científicos crean un agujero negro artificial dentro de un laboratorio y detectan una radiación extraña
En la actualidad, se conoce bastante sobre los agujeros negros gracias a las observaciones de telescopios y estudios astrofísicos. Sin embargo, aún guardan secretos que son difíciles de explorar debido a la distancia a la que se encuentran. Por ello, un equipo internacional de científicos ha producido en un laboratorio una versión artificial de estos objetos cósmicos.
Un agujero negro posee una gravedad extrema que atrapa la materia cercana e incluso la luz. La superficie de su cuerpo esférico está definido por el horizonte de sucesos, la frontera a partir de la cual ya nada puede escapar. Por supuesto, no se trata de una réplica exacta, ya que algo así en nuestro planeta representaría una catástrofe global.
En busca de la radiación de Hawking
Los investigadores, dirigidos por Lotte Mertens de la Universidad de Amsterdam (Países Bajos), lograron recrear una especie de horizonte de sucesos sin la gravedad destructora del agujero negro. Su objetivo fue investigar un fenómeno teórico propuesto por Stephen Hawking.
Según la física cuántica, en el vacío constantemente aparecen pares de partículas que viajan cierta distancia hasta que se recombinan y son reabsorbidas por el mismo vacío.
Hawking postuló que, cuando un par de partículas aparece en el borde del horizonte de sucesos, una de ellas puede entrar y la otra quedarse afuera, por lo que ya no desaparece en el vacío. Al flujo de estas partículas que parecen escapar del agujero negro se le denominó ‘radiación de Hawking’.
Explicación de la radiación de Hawking. Imagen: George Matsas / Revista Pesquisa Fapesp
Un fenómeno intrigante en el laboratorio
El equipo elaboró una cadena de átomos en la que sus electrones fluían y “saltaban” de una posición a otra. En cierto punto, algunas de las propiedades de esas partículas desaparecían y otras se mantenían, del mismo modo que harían los pares de partículas cuando una entra al horizonte de sucesos y otra queda libre.
Cuando este fenómeno ocurría, se producía un aumento de temperatura que coincidía con las predicciones teóricas de la radiación térmica que, según Hawking, emitiría un agujero negro.
Detectaron un límite tras el cual desaparecían propiedades cuánticas de los electrones. Imagen: referencial / Nature
Sin embargo, esta radiación térmica solo se produjo mediante determinadas configuraciones para los saltos de electrones y en un espacio-tiempo que se consideraría ‘plano’, ya que la cadena de átomos era unidimensional, es decir, tenía el grosor de un átomo.
A la luz de estos resultados, publicados en Physical Review Reseach, los autores sugieren que la radiación de Hawking solo puede ser térmica en algunas situaciones y cuando el espacio-tiempo se deforma de una manera particular debido a la gravedad del agujero negro.
Un camino hacia la unificación de teorías
Aunque los hallazgos obtenidos aún no permiten explorar profundamente la radiación de Hawking, los científicos consideran que su experimento puede replicarse mediante distintas configuraciones.
Tras aislar la línea de átomos, los científicos observaron fluctuaciones similares a las que sucederían en el horizonte de sucesos de un agujero negro. Foto: laboratorio de la Universidad de Amsterdam
Asimismo, esperan que estos experimentos permitan ver cómo funciona la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de las partículas, junto con la teoría de la relatividad general, que describe la gravedad como la deformación del espacio-tiempo, pero que solo se ha verificado en objetos macroscópicos.
La unificación entre estas dos teorías de la física permitiría consolidar una teoría unificada de la gravedad cuántica, la cual se podría aplicar en cualquier aspecto del universo.