Un análogo de agujero negro podría decirnos una o dos cosas sobre una radiación esquiva teóricamente emitida por lo real.
Utilizando una cadena de átomos en un solo archivo para simular el horizonte de eventos de un agujero negro, un equipo de físicos en 2022 observó el equivalente de lo que llamamos radiación Hawking, partículas nacidas de perturbaciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por la ruptura del agujero negro en espacio -tiempo.
Esto, dicen, podría ayudar a resolver la tensión entre dos marcos actualmente irreconciliables para describir el universo: la teoría general de la relatividad, que describe el comportamiento de la gravedad como un campo continuo conocido como espacio -tiempo; y mecánica cuántica, que describe el comportamiento de partículas discretas utilizando las matemáticas de probabilidad.
Vea un resumen de la investigación en el clip a continuación:
Para una teoría unificada de la gravedad cuántica que se puede aplicar universalmente, estas dos teorías inmiscibles deben encontrar una manera de llevarse bien.
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Aquí es donde los 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.
Esa distancia, que varía según la masa del agujero negro, se llama horizonte del evento. Una vez que un objeto cruza su límite, solo podemos imaginar lo que sucede, ya que nada regresa con información vital sobre su destino. But in 1974, Stephen Hawking proposed that interruptions to quantum fluctuations caused by the event horizon result in a type of radiation very similar to thermal radiation.
If this Hawking radiation exists, it’s way too faint for us to detect yet. Es posible que nunca lo salgamos de la estática siseante del universo. Pero podemos investigar sus propiedades creando análogos de agujeros negros en entornos de laboratorio.
Esto se había hecho antes, pero en noviembre de 2022 un equipo dirigido por Lotte Mertens de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos probó algo nuevo.
Una cadena unidimensional de átomos sirvió como camino para Los electrones para ‘saltar’ de una posición a otra. Al ajustar la facilidad con la que puede ocurrir este salto, los físicos podrían hacer que ciertas propiedades desaparezcan, creando efectivamente un tipo de horizonte de eventos que interfirió con la naturaleza similar a la onda de los electrones.
El efecto de este horizonte de eventos falsos produjo un aumento en la temperatura que coincidió con las expectativas teóricas de un sistema equivalente de agujeros negros, dijo el equipo, pero solo cuando parte de la cadena se extendió más allá del horizonte del evento.
Esto podría significar el enredo de partículas que se extienden a horcajadas sobre el horizonte de eventos es fundamental para generar radiación de halcón.
La radiación de Hawking simulada era solo térmica para un cierto rango de amplitudes de lúpulo, y bajo simulaciones que comenzaron imitando una especie de espacio espacial considerado como “plano”. Esto sugiere que la radiación de Hawking solo puede ser térmica dentro de un rango de situaciones, y cuando hay un cambio en la urdimbre del espacio-tiempo debido a la gravedad.
No está claro lo que esto significa para la gravedad cuántica, pero el modelo ofrece una forma de estudiar la aparición de la radiación de vendedor en un entorno que no está influenciado por la dinámica salvaje de la formación de un agujero negro. Y, debido a que es tan simple, se puede poner a trabajar en una amplia gama de configuraciones experimentales, dijeron los investigadores.
“Esto puede abrir un lugar para explorar aspectos fundamentales mecánicos cuánticos junto con la gravedad y los espacios curvos a veces en varios entornos de materia condensada”, escribieron los investigadores.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en noviembre de 2022.