Agujero negro artificial revela los secretos de la radiación de Hawking

Un equipo de físicos se embarcó en una aventura científica, utilizando una fila de átomos para simular el misterioso horizonte de sucesos de un agujero negro. Lo que descubrieron fue asombroso, la radiación de Hawking.

El equipo no solo observó este efecto en su experimento, sino que también notó que la temperatura aumentaba, tal como lo haría cerca de un verdadero agujero negro. Esto podría ser la clave para unir dos de las teorías más poderosas pero discordantes del cosmos, la relatividad general y la mecánica cuántica.

Los agujeros negros, esos enigmáticos gigantes del espacio, son tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su gravedad. Pero Stephen Hawking sugirió que en el borde de este abismo, conocido como el horizonte de sucesos, las leyes de la física cuántica podrían permitir que se creen partículas de la nada.

Lo más emocionante es que podría ser un paso hacia la teoría de la gravedad cuántica, una ley universal que podría explicarlo todo, desde el movimiento de las galaxias hasta el comportamiento de las partículas subatómicas. ¡Imagina un universo donde los agujeros negros no sólo devoran estrellas, sino sirven de laboratorios cósmicos para desvelar los secretos más profundos del cosmos!

Horizonte de Sucesos y Agujeros Negros

Los agujeros negros son objetos extremadamente densos en el Universo. Dentro de una cierta distancia de su centro de masa, nada puede escapar de su atracción gravitatoria, ni siquiera la luz. Esa distancia, que varia de acuerdo con la masa del agujero, se llama horizonte de sucesos.

En 1974, el físico Stephen Hawking propuso que las fluctuaciones cuánticas cerca del horizonte de sucesos podrían generar una radiación especial. Esta radiación, llamada radiación de Hawking, sería similar a la radiación térmica.

Una vez que un objeto cruza el horizonte de sucesos, no podemos obtener información sobre su destino. Es como si desapareciera en una región inaccesible del espacio-tiempo. Sin embargo, hasta ahora, no hemos podido detectar directamente esta radiación en agujeros negros reales debido a su debilidad.

Si dicha radiación existe, es demasiado débil para ser detectada con los telescopios e instrumentos actuales. Es posible que nunca lo separemos del silbido estático del Universo. Pero podemos probar sus propiedades creando análogos de agujeros negros en entornos de laboratorio.

Agujeros Negros de Laboratorio:

Para estudiar la radiación de Hawking, los científicos crearon estos análogos de agujeros negros en entornos de laboratorio. Un equipo dirigido por Lotte Mertens de la Universidad de Ámsterdam intentó algo nuevo. Utilizaron una cadena unidimensional de átomos como un camino para que los electrones “saltaran” de una posición a otra.

Al ajustar la facilidad con la que estos saltos ocurren, los físicos pudieron crear un falso horizonte de sucesos que afectaba la naturaleza ondulatoria de los electrones. Lo que provocó que en un rango de amplitudes se simulara una Radiación de Hawking térmica en algo que inicialmente era una especie de espacio-tiempo “plano”.

Esto sugiere que la radiación de Hawking puede ser sólo térmica dentro de una variedad de situaciones y cuando hay un cambio en la deformación del espacio-tiempo debido a la gravedad.

El efecto de este falso horizonte de sucesos produjo un aumento de temperatura, coincidiendo con las expectativas teóricas de un sistema de agujeros negros equivalente. Esto sugiere que el entrelazamiento de partículas a ambos lados del horizonte de sucesos podría ser fundamental para generar la radiación de Hawking.

Implicaciones y Futuras Investigaciones:

Aunque no está claro qué significa esto para la gravedad cuántica, el modelo experimental ofrece una forma de estudiar la radiación de Hawking en un entorno controlado.

La simplicidad del experimento permite su aplicación en una variedad de configuraciones, lo que podría ayudarnos a comprender mejor los misterios de los agujeros negros y la naturaleza del espacio-tiempo.

Escribieron los investigadores en la investigación publicada en Physical Review Research. Y aunque aún no tenemos todas las respuestas, estos experimentos nos acercan a comprender la verdadera naturaleza del espacio, el tiempo y la realidad misma. ¿No es fascinante cómo podemos explorar los confines del Universo sin salir de nuestro planeta?