Los científicos crean un agujero negro sónico en el laboratorio, lo que confirma la teoría de Stephen Hawking

Los físicos en Israel han desarrollado un análogo de agujero negro: un agujero negro sónico que no permite que las ondas de sonido escapen, en lugar de la fuerza gravitacional que permite que la luz escape. En este proceso, los investigadores midieron la radiación de Hawking teórica prolongada con efectos significativos en la física.

Un agujero negro es una fracción del espacio-tiempo donde la gravedad atrae con tanta fuerza que incluso la luz no puede escapar una vez que cruza cualquier punto llamado horizonte del evento, pero como ya sabrá. Lo nuevo para ti es que hace casi 50 años, Stephen Hawking propuso una visión muy sofisticada a través de la cual los agujeros negros pueden crear luz.

Según Hawking, gracias a fluctuaciones cuánticas inestables conocidas como partículas virtuales, los agujeros negros emiten fotones espontáneamente en el horizonte de eventos. A pesar de su nombre, las partículas virtuales son en realidad partículas reales: entran y salen de un tiempo rápido.

Las partículas virtuales aparecen en pares y, en la mayoría de los casos, se destruyen instantáneamente entre sí. Sin embargo, Hawking sugirió que si aparecían cerca de un agujero negro, era posible que una partícula de un par fuera absorbida por el agujero negro, mientras que la otra escapaba al espacio.

El flujo de estas partículas se llama radiación estática de Hawking, pero dado que este fenómeno es tan sutil, es casi imposible que nuestros instrumentos lo detecten. Pero, con un poco de pensamiento fuera de la caja, uno puede obtener una idea de este esquivo fenómeno cósmico.

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Para estudiar la radiación de Hawking, los científicos del Instituto de Tecnología Technion-Israel diseñaron una versión medida de un agujero negro o análogo en el laboratorio. Un ejemplo de un análogo de agujero negro se puede encontrar en su propia casa: una bañera en espiral. El agua que cae por el desagüe se puede comparar con la acumulación de agujeros negros, pero los físicos de Israel no la utilizaron.

En cambio, el equipo enfrió los 8.000 átomos de rubidio hasta casi el cero absoluto y los atrapó con un rayo láser. Este gas casi constante estaba en un estado atractivo llamado condensador de Bose-Einstein (PEC), en el que los átomos están tan densamente empaquetados que actúan como un súper átomo y actúan al unísono.

El segundo rayo láser generó una corriente de energía potencial de modo que el gas BEC fluyó como si se precipitara hacia una cascada. El límite entre la región donde la mitad del gas fluye más rápido que la velocidad del sonido y la otra mitad es el horizonte del fenómeno del agujero negro sónico que fluye lentamente.

En lugar de un par de fotones formados espontáneamente en un gas, los investigadores buscan un par de fonones: partículas de ondas sonoras cuánticas. Más allá del horizonte de eventos, los fonones en la mitad más rápida del flujo de gas quedan atrapados por la velocidad del gas que fluye. Como un agujero negro atrapado por partículas de luz que cruzan el horizonte de sucesos, el fenómeno del agujero negro sónico fonónico no puede regresar al otro lado del horizonte.

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“Básicamente, el horizonte de eventos es la esfera exterior de un agujero negro, con una pequeña esfera en su interior llamada horizonte interior”, dijo Jeff Steinhawer, profesor de física en Technion. “Si caes en el horizonte interior, todavía estás atrapado en un agujero negro, pero al menos no sientes la extraña física de estar en un agujero negro. Todavía estarás en un entorno ‘normal’ porque la fuerza de la gravedad será menor, por lo que ya no la sentirás “.

Agujero negro analógico creado por investigadores. Crédito: Kolopov et al.

Los físicos dirigidos por Steinhoor tomaron 97.000 repeticiones del experimento durante 124 días consecutivos para confirmar la radiación de Hawking. Afortunadamente para ellos, su paciencia valió la pena.

“Los resultados de las pruebas del profesor Steinhour son muy significativos e interesantes”, dijo Amos Ori, experto en relatividad general y agujeros negros en el Departamento de Física del Technion.

“Según la predicción teórica de Hawking, Jeff mide la radiación constante de Hawking emitida por un agujero negro sónico, que proporciona el apoyo experimental más significativo para el análisis de Hawking, obteniendo reconocimiento experimental por primera vez en los experimentos de Jeep”.

Estos experimentos también revelaron nuevos conocimientos que no se habían predicho en la vida de Hawking. Después de un tiempo, la radiación emitida por el sistema comenzó a intensificarse. Los físicos explicaron en la revista que esto puede haber sido el desarrollo de radiación inducida después de la formación del horizonte interior. Física natural.

“Nuestro nuevo objetivo a largo plazo es ver qué está sucediendo más allá de las aproximaciones utilizadas por Hawking, en las que la radiación cuántica de Hawking, pero el espacio-tiempo es clásica. En otras palabras, tenemos en cuenta que el análogo está formado por átomos como el negro punto del agujero “.

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