“Horizonte de Sucesos sintético” creado en un laboratorio del Reino Unido
Investigadores de la Universidad de St Andrews, Escocia, afirman haber encontrado la manera de simular el horizonte de sucesos de un agujero negro - y no a través de una nueva técnica de observación cósmica o por un superordenador de gran potencia, todo se hace… en el laboratorio। Usando un láser, fibra óptica y dependiendo de las peculiaridades de la mecánica cuántica, pueden crear una "singularidad" que altera la longitud de onda del láser, síntetizando los efectos de un horizonte de sucesos de un agujero negro.
Si este experimento puede producir dicho horizonte de sucesos, se podrá comprobar el efecto teórico de la Radiación Hawking , dando Stephen Hawking la mejor oportunidad de su vida de ganar el Premio Nobel.
Así que, ¿cómo crear un agujero negro?. En el cosmos, los agujeros negros son creados por el colapso de estrellas masivas. La masa de una estrella colapsa en un solo punto (después de agotar el combustible y covertirse en una supernova), debido a las enormes fuerzas gravitacionales que actúan en ella. En caso de que las estrellas tengan una masa superior a un cierto "límite" (el límite de Chandrasekhar - un máximo en el que la masa de una estrella no puede soportar su estructura en contra de la gravedad), se derrumbará en un punto discreto (una singularidad). Espacio-tiempo se deformara hasta tal punto que toda la materia y radiación caerá sobre si misma en una singularidad. La distancia de la singularidad en la que incluso la luz no puede escapar a la fuerza gravitatoria, se conoce como el “horizonte de sucesos”. Las colisiones de partículas de alta energía de los rayos cósmicos que impactan la atmósfera superior de la tierra podrían producir micro-agujeros negros (MBHs). El Large Hadron Collider (en el CERN, cerca de Ginebra, Suiza), también puede ser capaz de producir colisiones energéticas suficientemente altas para crear MBHs. Curiosamente, si el LHC puede producir MBHs, la teoría de la "Radiación Hawking" se podrá demostrar (en caso de que el MBHs creados se evaporen casi al instante).
Hawking predice que los agujeros negros emiten radiación. Esta teoría es paradójica, ya que la radiación no puede escapar del horizonte de sucesos de un agujero negro. Sin embargo, Hawking teoriza que, debido a las peculiaridades de la mecánica cuántica, los agujeros negros pueden producir radiación.
Dicho de manera muy simple, sabemos que las partículas del universo que se crean en el vacío, (debido al "préstamo" de energía de sus alrededores) deben conservar el balance de energía, por lo tanto las partículas y su anti-partículas sólo pueden vivir por un corto tiempo, devolviendo el préstamo de energía al vacio muy rápidamente al aniquilarse unas con otras. Mientras que su existencia sea dentro de una cuantía límite de tiempo, (muy pequeña) se considera que éstas son "partículas virtuales". Creación y aniquilación tienen una energía neta cero.
Sin embargo, la situación cambia si este par de partículas se genera en o cerca de un horizonte de sucesos de un agujero negro. Si una de las partículas del par virtual cae en el agujero negro, y su socio es expulsado fuera del horizonte de sucesos, no se pueden aniquilar. Ambas partículas se convertirán de virtuales a "reales", lo que permite el escape de partículas para transportar la energía y masa fuera del agujero negro (las partículas atrapadas puedn considerarse que tienen masa negativa, lo que reduce la masa del agujero negro). Así es como predice la radiación Hawking "que se evapora" un agujero negro, como se pierde masa cuántica es la peculiaridad del horizonte de sucesos. Hawking predice que los agujeros negros se evaporan y desaparecen poco a poco, además, este efecto será más importante para los más pequeños y los MBHs.
Así que… volvamos de regreso a nuestro laboratorio de St Andrews…
El Prof Ulf Leonhardt tiene la esperanza de crear las condiciones del horizonte de un agujero negro utilizando pulsos láser, posiblemente, la creación de la primera prueba directa para poner a prueba la radiación Hawking. Leonhardt es un experto en "catástrofes cuánticas", el punto en que se rompe la física en la creación de una singularidad. En la reciente "La Cosmología se encuentra con la Materia Condensada", celebrada en Londres, Leonhardt y su equipo anunciaron su método para simular uno de los componentes clave del entorno de un horizonte de sucesos.
La luz viaja a través de los materiales a diferentes velocidades, en función de sus propiedades de propagación de onda. El grupo de St Andrews utiliza dos rayos láser, uno lento, y otro rápido. En primer lugar, una lenta propagación del pulso se disparó en la fibra óptica, seguido de un pulso más rápido. El pulso más rápido debe alcanzar al pulso más lento. Sin embargo, conforme el pulso lento pasa por la fibra, alterando las propiedades ópticas de esta y provocando que el pulso rápido se ralentizara. Esto es lo que sucede a la luz, cuando trata de escapar del horizonte de sucesos – se ralentiza y queda "atrapada".
“Demostramos mediante cálculos que tal sistema es capaz de estudiar los efectos cuánticos en los horizontes de sucesos y en particular la radiación Hawking”.
Los efectos de que los dos pulsos láser tienen entre ellos imitan la física de un horizonte de sucesos aunque suene 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 nobel.
Artículo original en Inglés Ian O'Neill
Si este experimento puede producir dicho horizonte de sucesos, se podrá comprobar el efecto teórico de la Radiación Hawking , dando Stephen Hawking la mejor oportunidad de su vida de ganar el Premio Nobel.
Así que, ¿cómo crear un agujero negro?. En el cosmos, los agujeros negros son creados por el colapso de estrellas masivas. La masa de una estrella colapsa en un solo punto (después de agotar el combustible y covertirse en una supernova), debido a las enormes fuerzas gravitacionales que actúan en ella. En caso de que las estrellas tengan una masa superior a un cierto "límite" (el límite de Chandrasekhar - un máximo en el que la masa de una estrella no puede soportar su estructura en contra de la gravedad), se derrumbará en un punto discreto (una singularidad). Espacio-tiempo se deformara hasta tal punto que toda la materia y radiación caerá sobre si misma en una singularidad. La distancia de la singularidad en la que incluso la luz no puede escapar a la fuerza gravitatoria, se conoce como el “horizonte de sucesos”. Las colisiones de partículas de alta energía de los rayos cósmicos que impactan la atmósfera superior de la tierra podrían producir micro-agujeros negros (MBHs). El Large Hadron Collider (en el CERN, cerca de Ginebra, Suiza), también puede ser capaz de producir colisiones energéticas suficientemente altas para crear MBHs. Curiosamente, si el LHC puede producir MBHs, la teoría de la "Radiación Hawking" se podrá demostrar (en caso de que el MBHs creados se evaporen casi al instante).
Hawking predice que los agujeros negros emiten radiación. Esta teoría es paradójica, ya que la radiación no puede escapar del horizonte de sucesos de un agujero negro. Sin embargo, Hawking teoriza que, debido a las peculiaridades de la mecánica cuántica, los agujeros negros pueden producir radiación.
Dicho de manera muy simple, sabemos que las partículas del universo que se crean en el vacío, (debido al "préstamo" de energía de sus alrededores) deben conservar el balance de energía, por lo tanto las partículas y su anti-partículas sólo pueden vivir por un corto tiempo, devolviendo el préstamo de energía al vacio muy rápidamente al aniquilarse unas con otras. Mientras que su existencia sea dentro de una cuantía límite de tiempo, (muy pequeña) se considera que éstas son "partículas virtuales". Creación y aniquilación tienen una energía neta cero.
Sin embargo, la situación cambia si este par de partículas se genera en o cerca de un horizonte de sucesos de un agujero negro. Si una de las partículas del par virtual cae en el agujero negro, y su socio es expulsado fuera del horizonte de sucesos, no se pueden aniquilar. Ambas partículas se convertirán de virtuales a "reales", lo que permite el escape de partículas para transportar la energía y masa fuera del agujero negro (las partículas atrapadas puedn considerarse que tienen masa negativa, lo que reduce la masa del agujero negro). Así es como predice la radiación Hawking "que se evapora" un agujero negro, como se pierde masa cuántica es la peculiaridad del horizonte de sucesos. Hawking predice que los agujeros negros se evaporan y desaparecen poco a poco, además, este efecto será más importante para los más pequeños y los MBHs.
Así que… volvamos de regreso a nuestro laboratorio de St Andrews…
El Prof Ulf Leonhardt tiene la esperanza de crear las condiciones del horizonte de un agujero negro utilizando pulsos láser, posiblemente, la creación de la primera prueba directa para poner a prueba la radiación Hawking. Leonhardt es un experto en "catástrofes cuánticas", el punto en que se rompe la física en la creación de una singularidad. En la reciente "La Cosmología se encuentra con la Materia Condensada", celebrada en Londres, Leonhardt y su equipo anunciaron su método para simular uno de los componentes clave del entorno de un horizonte de sucesos.
La luz viaja a través de los materiales a diferentes velocidades, en función de sus propiedades de propagación de onda. El grupo de St Andrews utiliza dos rayos láser, uno lento, y otro rápido. En primer lugar, una lenta propagación del pulso se disparó en la fibra óptica, seguido de un pulso más rápido. El pulso más rápido debe alcanzar al pulso más lento. Sin embargo, conforme el pulso lento pasa por la fibra, alterando las propiedades ópticas de esta y provocando que el pulso rápido se ralentizara. Esto es lo que sucede a la luz, cuando trata de escapar del horizonte de sucesos – se ralentiza y queda "atrapada".
“Demostramos mediante cálculos que tal sistema es capaz de estudiar los efectos cuánticos en los horizontes de sucesos y en particular la radiación Hawking”.
Los efectos de que los dos pulsos láser tienen entre ellos imitan la física de un horizonte de sucesos aunque suene 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 nobel.
Artículo original en Inglés Ian O'Neill
No hay comentarios:
Publicar un comentario