Un análogo sintético de un agujero negro podría decirnos un par de cosas sobre una radiación esquiva teóricamente emitida por el objeto real.
Usando una cadena de átomos en una sola fila para simular el horizonte de eventos de un agujero negro, un equipo de físicos observó el equivalente a lo que llamamos radiación de Hawking: partículas nacidas de perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por la ruptura del agujero negro en el espacio-tiempo.
Esto, dicen, podría ayudar a resolver la tensión entre dos marcos actualmente irreconciliables para describir el Universo: la teoría general de la relatividad, que describe el comportamiento de la gravedad como un campo continuo conocido como espacio-tiempo; y la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de partículas discretas utilizando las matemáticas de probabilidad.
Para una teoría unificada de la gravedad cuántica que se pueda aplicar universalmente, estas dos teorías inmiscibles necesitan encontrar una manera de llevarse bien de alguna manera.
Aquí es donde los agujeros negros entran en escena, posiblemente los objetos más extraños y extremos del Universo. Estos objetos masivos son tan increíblemente densos que, dentro de una cierta distancia del centro de masa del agujero negro, ninguna velocidad en el Universo es suficiente para escapar. Ni siquiera la velocidad de la luz.
esa distancia, variar dependiendo de la masa del agujero negro, se denomina horizonte de sucesos. Una vez que un objeto cruza su límite, solo podemos imaginar lo que sucede, ya que nada regresa con información vital sobre su destino.
Pero en 1974, Stephen Hawking propuso que las interrupciones de las fluctuaciones cuánticas causadas por el horizonte de eventos dan como resultado un tipo de radiación muy similar a la radiación térmica.
Si esta radiación de Hawking existe, es demasiado débil para que la detectemos todavía. 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.
Esto se ha hecho antes, pero en un estudio publicado el año pasado, dirigido por Lotte Mertens de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos, los investigadores hicieron algo nuevo.
Una cadena unidimensional de átomos sirvió como camino para electrones para ‘saltar’ de una posición a otra. Al ajustar la facilidad con la que puede ocurrir este salto, los físicos podrían hacer que ciertas propiedades desaparezcan, creando efectivamente una especie de horizonte de eventos que interfiere con la naturaleza ondulatoria de los electrones.
El efecto de este falso horizonte de eventos produjo un aumento de la temperatura que coincidió con las expectativas teóricas de un sistema de agujero negro equivalente, dijo el equipo. pero solo cuando parte de la cadena se extendía más allá del horizonte de sucesos.
Esto podría significar que el enredo de partículas que se extienden a ambos lados del horizonte de eventos es fundamental para generar la radiación de Hawking.
La radiación de Hawking simulada fue solo térmica para un cierto rango de amplitudes de salto, y bajo simulaciones que comenzaron imitando una especie de espacio-tiempo considerado “plano”.
Esto sugiere que la radiación de Hawking solo puede ser térmica en una variedad de situaciones y 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 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. Y, debido a que es tan simple, se puede poner a trabajar en una amplia gama de configuraciones experimentales, dijeron los investigadores.
“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”. los investigadores explicaron en su artículo.
La investigación ha sido publicada en Investigación de revisión física.
Una versión anterior de este artículo se publicó en noviembre de 2022.