Los físicos simularon un agujero negro en el laboratorio. Entonces empezó a brillar. Alerta científica

Una contraparte de un agujero negro podría decirnos un par de cosas sobre la elusiva radiación teóricamente emitida por el objeto real.

Utilizando una cadena de átomos en una sola bobina para simular el horizonte de sucesos de un agujero negro, un equipo de físicos observó en 2022 el equivalente de lo que llamamos radiación de Hawking: partículas generadas a partir de perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por la penetración de un agujero negro. Tiempo libre.

Dicen que esto podría ayudar a resolver la tensión entre dos marcos actualmente irreconciliables para describir el universo: la relatividad general, que describe el comportamiento de la gravedad como un campo continuo conocido como espaciotiempo; y la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de partículas discretas utilizando las matemáticas de la probabilidad.

Para lograr una teoría unificada de la gravedad cuántica que pueda aplicarse universalmente, estas dos teorías inmiscibles necesitan encontrar una manera de encajar de alguna manera.

Aquí es donde entran en escena los agujeros negros, quizás los objetos más extraños y extremos del universo. Estos objetos masivos son tan densos que, dentro de una cierta distancia del centro de masa del agujero negro, no hay suficiente velocidad en el universo para escapar. Ni siquiera la velocidad de la luz.

esa distancia, desigual Se llama horizonte de sucesos, dependiendo de la masa del agujero negro. Una vez que un objeto cruza sus fronteras, sólo podemos imaginar lo que sucede, ya que nada proporciona información vital sobre su destino. Pero en 1974, Stephen Hawking propuso que la interrupción de las fluctuaciones cuánticas provocadas por el horizonte de sucesos conduce a un tipo de radiación muy similar a la radiación térmica.

Si existe radiación de Hawking, es demasiado débil para ser detectada todavía. Es posible que nunca lo separemos de la quietud del universo. Pero podemos verificar sus propiedades creando análogos de agujeros negros en entornos de laboratorio.

Esto ya se había hecho antes, pero en noviembre de 2022, un equipo dirigido por Lotte Mertens de la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos) intentó algo nuevo.

La cadena unidimensional de átomos sirvió como camino hacia «Saltar» de una posición a otra. Al ajustar la facilidad con la que puede ocurrir este salto, los físicos pueden hacer que ciertas propiedades desaparezcan, creando efectivamente una especie de horizonte de sucesos que interfiere con la naturaleza ondulatoria de los electrones.

El impacto del falso horizonte de sucesos produjo un aumento de temperatura consistente con las predicciones teóricas para un sistema de agujeros negros equivalente, dijo el equipo. Pero sólo cuando parte de la cadena se extiende más allá del horizonte de sucesos.

Esto podría significar que el entrelazamiento de partículas que se extienden a lo largo del horizonte de sucesos es fundamental para generar la radiación de Hawking.

La radiación de Hawking simulada era sólo térmica en un cierto rango de amplitudes de salto, y bajo simulaciones comenzó a imitar un tipo de espacio-tiempo considerado «plano». Esto sugiere que la radiación de Hawking puede ser sólo térmica en una variedad de situaciones, cuando hay un cambio en la deformación del espacio-tiempo debido a la gravedad.

No está claro qué significa esto para la gravedad cuántica, pero el modelo ofrece una manera de estudiar la aparición de la radiación de Hawking en un entorno que no se ve afectado por la dinámica salvaje de la formación de agujeros negros. Debido a que es tan simple, se puede aplicar en una amplia gama de entornos experimentales, dijeron los investigadores.

«Esto podría abrir el camino para explorar aspectos fundamentales de la mecánica cuántica junto con la gravedad y el espacio-tiempo curvo en diversos entornos de materia condensada». Los investigadores escribieron.

La investigación fue publicada en Investigación de revisión física..

Una versión de este artículo se publicó por primera vez en noviembre de 2022.