Los científicos están cada vez más cerca de poder detectar la radiación de Hawking, esa elusiva radiación térmica que se cree que es producida por el horizonte de eventos de un agujero negro. Sin embargo, comprender el concepto de esta radiación es complicado, y mucho menos encontrarlo.
Una nueva propuesta sugiere la creación de un tipo especial de circuito cuántico para actuar como un ‘láser de agujero negro’, esencialmente simulando algunas de las propiedades de un agujero negro. Al igual que con estudios anteriores, la idea es que los expertos puedan observar y estudiar la radiación de Hawking sin tener que mirar ningún agujero negro real.
El principio básico es relativamente sencillo. Los agujeros negros son objetos que deforman tanto el espacio-tiempo que ni siquiera una onda de luz puede escapar. Cambia el espacio-tiempo por algún otro material (como el agua) y haz que fluya lo suficientemente rápido para que las ondas que lo atraviesan sean demasiado lentas para escapar, y obtendrá un modelo bastante rudimentario.
Muchos ejemplos también pueden incluir un equivalente de ‘agujero blanco’, una especie de agujero negro al revés donde las ondas solo pueden escapar, pero no pueden entrar. En este nuevo intento de diseñar uno, los investigadores proponen usar un material con una estructura que no se encuentra en la naturaleza, uno diseñado para que las partículas dentro de él puedan moverse más rápido que la luz que pasa.
“El elemento metamaterial hace posible que la radiación de Hawking viaje de un lado a otro entre horizontes”, dice el físico Haruna Katayama de la Universidad de Hiroshima en Japón.
El objetivo es amplificar la radiación de Hawking lo suficiente para que se pueda medir, y para lograr esto, Katayama también está utilizando el llamado efecto Josephson, un fenómeno en el que se crea un flujo continuo de corriente que no requiere ningún voltaje. Con el uso del metamaterial y la ayuda del efecto Josephson, esta propuesta promete ir más allá de los intentos anteriores de teorizar cómo se vería un láser de agujero negro, incluso si aún no se ha hecho el ensamblaje de uno. Tal circuito podría producir lo que se conoce como solitón, sugiere la investigación: una forma de onda localizada y autorreforzada que es capaz de mantener su velocidad y forma hasta que el sistema se descompone por factores externos.
“A diferencia de los láseres de agujero negro propuestos anteriormente, nuestra versión tiene una cavidad de agujero negro/agujero blanco formada dentro de un solo solitón, donde la radiación de Hawking se emite fuera del solitón para que podamos evaluarlo”, dice Katayama.
En última instancia, el sistema permitiría medir matemáticamente una correlación cuántica entre dos partículas, una dentro y otra fuera del horizonte de sucesos, sin tener que observar ambas simultáneamente. Y así es como se cree que se produce la radiación de Hawking, como pares de partículas entrelazadas. Su descubrimiento nos acercaría a una teoría unificada y circular de todo, uniendo la mecánica cuántica y la relatividad general. Sigue habiendo desafíos para hacer realidad este láser de agujero negro, pero si los científicos pueden configurarlo correctamente, no solo nos permitirá observar la radiación de Hawking, sino que también podría brindarnos las herramientas para controlarlo, abriendo una gran cantidad de nuevos posibilidades.
“En el futuro, nos gustaría desarrollar este sistema para la comunicación cuántica entre distintos espaciotiempos utilizando la radiación de Hawking”, dice Katayama.
Fuente: Science Alert.
