Los científicos han creado un tornado cuántico gigante dentro de un superfluido de helio y quieren utilizarlo para investigar la naturaleza enigmática de los agujeros negros. El remolino, hecho de helio líquido enfriado hasta casi el cero absoluto, se mueve sin fricción, lo que imita la forma en que los agujeros negros en rotación deforman el espacio-tiempo que los rodea.
Al estudiar el vórtice, los físicos podrían obtener información importante sobre el comportamiento de los monstruos cósmicos. Los investigadores publicaron sus hallazgos el 20 de marzo en la revista Nature.
“El uso de helio superfluido nos ha permitido estudiar pequeñas ondas superficiales con mayor detalle y precisión que con nuestros experimentos anteriores en el agua”, dijo en un comunicado el autor principal Patrik Svancara, físico de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido. “Como la viscosidad del helio superfluido es extremadamente pequeña, pudimos investigar meticulosamente su interacción con el tornado superfluido y comparar los hallazgos con nuestras propias proyecciones teóricas”.
El funcionamiento de los agujeros negros sigue siendo un misterio persistente para los físicos. Las leyes conocidas de la física se rompen en presencia de la infinita atracción gravitacional de estos objetos extremos. Para aquellos que buscan combinar la teoría de la relatividad general de Einstein con la mecánica cuántica, esto significa que la deformación del espacio-tiempo de los agujeros negros ofrece una atracción atractiva.
En ausencia de una ruptura catastrófica del espacio-tiempo en la Tierra, el equipo detrás del nuevo estudio buscó un sistema modelo que pudiera simular algunos de los remolinos extremos que existen alrededor de los agujeros negros. Después de sobreenfriar el helio líquido a unas pocas fracciones por encima del cero absoluto, lo colocaron dentro de un tanque con una hélice en el fondo para generar un vórtice dentro del fluido. Luego, al observar cómo se movía el superfluido (que fluye aproximadamente 500 veces más fácilmente que el agua), los investigadores observaron cómo miles de pequeños vórtices en su interior se combinaban en un remolino gigante.
“El helio superfluido contiene objetos diminutos llamados vórtices cuánticos, que tienden a separarse unos de otros”, dijo Svancara en el comunicado. “En nuestra configuración, hemos logrado confinar decenas de miles de estos cuantos en un objeto compacto que se asemeja a un pequeño tornado, logrando un flujo de vórtice con una fuerza récord en el ámbito de los fluidos cuánticos”.
Al estudiar el remolino cuántico, los científicos encontraron similitudes convincentes con el comportamiento de los agujeros negros en el espacio. En particular, observaron un fenómeno similar de agujero negro llamado ringdown, que ocurre cuando un agujero negro recién fusionado se tambalea sobre su eje. Ahora que se han observado los paralelos más simples, los investigadores centrarán su experimento en aspectos más misteriosos del comportamiento de los agujeros negros.
Esto “podría eventualmente llevarnos a predecir cómo se comportan los campos cuánticos en el espacio-tiempo curvo alrededor de agujeros negros astrofísicos”, dijo en el comunicado la coautora Silke Weinfurtner, profesora de física en la Universidad de Nottingham.
Fuente: Live Science.
