UNO agujero negro Lo analógico podría decirnos un par de cosas sobre una radiación esquiva teóricamente emitida por lo real.

Utilizando una cadena de átomos en una sola fila 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 nacidas de perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas provocadas 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: el teoría general de la relatividadque 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 una teoría unificada de la gravedad cuántica que pueda aplicarse universalmente, estas dos teorías inmiscibles necesitan encontrar una manera de coexistir de alguna manera.

Aquí es donde agujeros negros Entran en escena: posiblemente los objetos más extraños y extremos del Universo. Estos objetos masivos son tan increíblemente densos que, a 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.

Esta distancia, diverso Dependiendo de la masa del agujero negro, se le llama horizonte de sucesos. Una vez que un objeto cruza su frontera, sólo podemos imaginar lo que sucede, ya que nada regresa con información vital sobre su destino. Pero en 1974, Esteban Hawking propuso que las perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por el horizonte de sucesos 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. Quizás nunca podamos separarlo de la estática silbante del Universo. pero podemos sondear sus propiedades creando análogos del agujero negro en entornos de laboratorio.

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

Una cadena unidimensional de átomos sirvió como camino para los electrones «saltan» de una posición a otra. Al ajustar la facilidad con la que puede ocurrir este salto, los físicos podrían hacer desaparecer ciertas propiedades, creando efectivamente una especie de horizonte de sucesos que interfiere con la naturaleza ondulatoria de los electrones.

El efecto de este falso horizonte de sucesos produjo un aumento de la temperatura que coincidía con las expectativas teóricas para un sistema de agujeros negros equivalente, dijo el equipo. pero sólo cuando parte de la cadena se extendía más allá del horizonte de sucesos.

Esto podría significar el enredo de partículas que abarcan el horizonte de sucesos es fundamental en la generación de la radiación de Hawking.

La radiación de Hawking simulada fue térmica sólo para un cierto rango de amplitudes de rebote, y en simulaciones que comenzaron imitando un tipo de espacio-tiempo considerado “plano”. Esto sugiere que la radiación de Hawking sólo puede ser térmica en una serie 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 manera de estudiar la aparición de la radiación de Hawking en un entorno que no está influenciado por la dinámica salvaje de la formación de agujeros negros. Y debido a que es tan simple, puede usarse en una amplia gama de entornos experimentales, dijeron los investigadores.

«Esto podría abrir un lugar para explorar aspectos fundamentales de la mecánica cuántica junto con la gravedad y los espacios-tiempo curvos en diversos entornos de materia condensada». los investigadores escribieron.

La investigación fue publicada en Búsqueda de reseñas físicas.

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