Horizonte de eventos sintético de un agujero negro creado en un laboratorio del Reino Unido

Investigadores de la Universidad de St. Andrews en Escocia, afirman haber encontrado una forma de simular un horizonte de eventos de un agujero negro – no a través de una nueva técnica de observación cósmica, ni mediante una supercomputadora de alta potencia … sino en el laboratorio. Usando lásers, un cable de fibra óptica y dependiendo de algunas extravagancias de la mecánica cuántica, puede crearse una “singularidad” para alterar la longitud de onda del láser, sintetizando los efectos de un horizonte de eventos, pudiendo comprobarse el fenómeno teórico de la Radiación de Hawking, tal vez dando a Stephen Hawking la mejor oportunidad de ganar el Premio Nobel.

Entonces, ¿cómo se crea un agujero negro? En el cosmos, los agujeros negros se crean por el colapso de estrellas masivas. La masa de las estrellas colapsa en un único punto (tras agotar su combustible y pasar por la fase de supernova) debido a que masivas fuerzas gravitatorias actúan sobre el cuerpo. Si la masa de la estrellas superare un cierto “límite” (es decir, el límite de Chandrasekhar – un máximo al cual la masa de la estrella no puede soportar su estructura contra la gravedad), colapsará en un punto discreto (una singularidad). El espacio-tiempo se curvará tanto que toda la energía local (materia y radiación) caerán en la singularidad. La distancia desde la singularidad a la cual ni siquiera la luz puede escapar del tirón gravitatorio es conocida como horizonte de eventos. Las colisiones de partículas de alta energía debidas a los rayos cósmicos que impactan en la atmósfera superior podrían producir micro agujeros negros (MBHs). El Gran Colisionador de Hadrones (en el CERN, cerca de Ginebra en Suiza) mpuede también se capaz de producir colisiones lo bastante energéticas para crear MBHs. Es interesante que, si el LHC puede producir MBHs, la teoría de Stephen Hawking sobre la “Radiación de Hawking” puede demostrarse si los MBHs creados se evaporan casi al instante.

Hawking predice que los agujeros negros emiten radiación. Esta teoría es paradójica, ya que ninguna radiación puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro. No obstante, Hawking teoriza que debido a una rareza de la dinámica cuántica, los agujeros negros pueden producir radiación.

En pocas palabras, el universo permite que se creen partículas en el vacío, “prestando” energía de sus alrededores. Para conservar el equilibrio de energía, la partícula y anti-partícula pueden vivir sólo un corto periodo de tiempo, retornando la energía prestada muy rápidamente aniquilándose entre sí. Mientras que saltan a la existencia y desaparecen dentro de un tiempo cuántico límite, son consideradas “partículas virtuales”. La creación y aniquilación tiene una energía neta cero.

Sin embargo, la situación cambia si este par de partículas se genera en o cerca de un horizonte de eventos de un agujero negro. Si una parte del par virtual cae en el agujero negro, y su compañero es expulsado fuera del horizonte de eventos, no pueden aniquilarse. Ambas partículas virtuales se convertirán en “reales”, permitiéndole a la partícula que escapa llevarse energía y masa fuera del agujero negro (la partícula atrapada se considera que tiene masa negativa, reduciendo de esta forma la masa del agujero negro). Así es como la radiación de Hawking predice que se “evaporen” los agujeros negros, dado que se pierde masa debido a esta rareza cuántica en el horizonte de eventos. Hawking predice que los agujeros negros se evaporan y finalmente desaparecerán, por lo que este efecto será muy destacado en los pequeños agujeros negros y MBHs.

Pero… volvamos a nuestro laboratorio de St. Andrews…

El Profesor Ulf Leonhardt espera crear las condiciones de un horizonte de eventos de un agujero negro usando pulsos láser, creando posiblemente el primer experimento directo en probar la radiación de Hawking. Leonhardt es un experto en “catástrofes cuánticas”, el punto en el que la física de ondas colapsa, creando una singularidad. En la reciente reunión “Cosmology Meets Condensed Matter (Lacosmología se encuentra con la materia condensada)” en Londres, el equipo de Leonhardt anunció su método para simular uno de los componentes clave de un entorno de horizonte de eventos.

La luz viaja a través de los materiales a distintas velocidades, dependiendo de sus propiedades de onda. El grupo de St. Andrews usó dos rayos láser, uno lento y otro rápido. El primero, un pulso de propagación lenta, se disparó por la fibra óptica seguido de un pulso más rápido. El pulso más rápido “alcanzó” al más lento. Sin embargo conforme el pulso lento pasaba a través del medio, se alteraban las propiedades ópticas de la fibra, provocando que el pulso rápido se ralentizara. Esto es lo que sucede cuando la luz intenta escapar de un horizonte de eventos – se frena tanto que queda “atrapada”.

“Demostramos mediante cálculos teóricos que tal sistema es capaz de estudiar los efectos cuánticos de los horizontes, es particular la radiación de Hawking”. – Del próximo artículo del grupo de St. Andrews.

Los efectos de que los dos pulsos láser entre ellos imitan la física de un horizonte de eventos suena extraño, pero este nuevo estudio puede ayudarnos a comprender si los MBHs se generarán en el LHC y pueden empujar a Stephen Hawking un poco más cerca del merecido Premio Nobel.


Autor: Ian O’Neill
Fecha Original: 13 de febrero de 2008
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Comments (6)

  1. [...] Investigadores de la Universidad de St. Andrews en Escocia, afirman haber generado un horizonte de s…www.cienciakanija.com/2008/02/14/horizonte-de-eventos-sintet… por .hF hace pocos segundos [...]

  2. [...] | Ciencia kanija Articulos RelacionadosDescubren agujero negro giganteLos agujeros negros podrían albergar sus [...]

  3. Vale,pero cuando la antimateria se queda dentro del agujero y la otra partícula escapa, ¿que ocurre? se crea materia? Obtenemos una partícula sin su contrario? Eso no lo entiendo

  4. slurki

    Joan:

    Corregidme si me equivoco pero los defensores a ultranza de la conservacion y la termodinamica pueden seguir durmiendo tranquilos ya que la antiparticula anula en su respectiva proporcion un poco de la masa del agujero negro, de ahi que poco a poco los agujeros negros se evaporen.

    Digamos que si se crean particulas a partir de la “nada” pero con su respectivo costo.

  5. [...] Ciencia Kanija) Explore posts in the same categories: [...]

  6. Manlio E. Wydler

    La aclaración de esta posible radiación “del agujero negro”, emanado del horizonte de eventos del mismo, es fundamental para la completa comprensión de este fenomeno. Hawking, se queda tranquilo y nuestras mentes idem.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *