Los científicos han creado un análogo de agujero negro cultivado en laboratorio para probar una de las teorías más famosas de Stephen Hawking, y se comporta exactamente como él predijo.

El experimento, creado mediante el uso de una cadena de átomos de un solo archivo para simular el horizonte de eventos de un agujero negro, ha agregado más evidencia a la teoría de Hawking de que los agujeros negros deberían emitir un débil resplandor de radiación de partículas virtuales que aparecen aleatoriamente cerca de sus límites. . Además, los investigadores descubrieron que la mayoría de las partículas de luz, o fotones, deberían producirse alrededor de los bordes de los monstruos cósmicos. El equipo publicó sus hallazgos el 8 de noviembre en la revista Physical Review Research .

De acuerdo con la teoría cuántica de campos, no existe el vacío vacío. En cambio, el espacio está repleto de pequeñas vibraciones que, si están imbuidas de suficiente energía, estallan aleatoriamente en partículas virtuales, pares de partículas-antipartículas que casi inmediatamente se aniquilan entre sí, produciendo luz. En 1974, Stephen Hawking predijo que la fuerza gravitatoria extrema que se siente en las bocas de los agujeros negros, sus horizontes de sucesos, invocaría fotones de esta manera. La gravedad, según la teoría general de la relatividad de Einstein, distorsiona el espacio-tiempo , de modo que los campos cuánticos se distorsionan más cuanto más se acercan al inmenso tirón gravitatorio de la singularidad de un agujero negro .

Debido a la incertidumbre y la rareza de la mecánica cuántica, esta deformación crea bolsas desiguales de tiempo que se mueve de manera diferente y picos de energía subsiguientes en todo el campo. Son estos desajustes de energía los que hacen que las partículas virtuales emerjan de lo que parece ser nada en los bordes de los agujeros negros , antes de aniquilarse para producir un débil resplandor llamado radiación de Hawking.

Los físicos están interesados ​​en la predicción de Hawking porque se hace en el límite extremo de las dos grandes pero actualmente irreconciliables teorías de la física: la teoría de la relatividad general de Einstein , que describe el mundo de los objetos grandes, y la mecánica cuántica , que detalla el extraño comportamiento de los objetos más pequeños. partículas

Pero detectar la luz hipotética directamente es algo que es poco probable que los astrofísicos logren alguna vez. En primer lugar, están los desafíos considerables que plantea viajar a un agujero negro (el más cercano conocido está a 1.566 años luz de la Tierra ) y, una vez allí, no ser absorbido y espaguetizado por su inmensa atracción gravitacional. En segundo lugar, se cree que la cantidad de fotones de Hawking que surgen alrededor de los agujeros negros es muy pequeña; y en la mayoría de los casos sería ahogado por otros efectos que producen luz, como los rayos X de alta energía que escupía la materia que se arremolinaba alrededor del precipicio del agujero negro.

En ausencia de un agujero negro real, los físicos han comenzado a buscar la radiación de Hawking en experimentos que simulan sus condiciones extremas. En 2021, los científicos utilizaron una fila unidimensional de 8000 átomos confinados con láser y sobreenfriados del elemento rubidio, un metal blando, para crear partículas virtuales en forma de excitaciones ondulatorias a lo largo de la cadena.

Ahora, otro experimento de cadena atómica ha logrado una hazaña similar, esta vez ajustando la facilidad con la que los electrones pueden saltar de un átomo al siguiente en la línea, creando una versión sintética del horizonte de eventos de deformación del espacio-tiempo de un agujero negro. Después de ajustar esta cadena para que parte de ella cayera sobre el horizonte de eventos simulado, los investigadores registraron un aumento en la temperatura de la cadena, un resultado que imitaba la radiación infrarroja producida alrededor de los agujeros negros. El hallazgo sugiere que la radiación de Hawking podría surgir como un efecto del entrelazamiento cuántico entre partículas ubicadas a ambos lados de un horizonte de eventos.

Curiosamente, el efecto solo surgió cuando la amplitud de los saltos pasó de unas pocas configuraciones establecidas de espacio-tiempo plano a una deformada, lo que sugiere que la radiación de Hawking requiere un cambio en las configuraciones de energía específicas del espacio-tiempo para ser producido. Como las poderosas distorsiones de gravedad producidas por el agujero negro están ausentes en el modelo, lo que esto significa para una teoría de la gravedad cuántica y para la potencial radiación de Hawking real producida de forma natural no está claro, pero, no obstante, ofrece una visión tentadora de una física previamente inexplorada.

https://www.livescience.com/synthetic-electron-black-hole-matches-hawking-prediction