Los agujeros negros pueden ser ‘supermazes’ de cuerdas de muchas dimensiones
Los físicos piensan que el interior de los agujeros negros puede ser laberintos complejos de cuerdas enredadas en dimensiones superiores.
José A. Bernat Bacete/Getty Images
Los agujeros negros, los objetos más densos del universo, comen cualquier cosa que se acerque demasiado, incluso la luz. ¿Hay algo? dejado dentro de estos gigantes ¿Eso podría revelar lo que devoraron en primer lugar? Teoría de cuerdasun intento de fusionar la gravedad con la física cuántica, dice que sí. Un nuevo estudio sugiere que dentro de agujeros negros Mientan caminos enredados de cuerdas llamadas supermazes, que contienen esa información en múltiples dimensiones.
¿Qué son las supermazes de agujeros negros?
Los supermazes provienen de M-Theory, una idea general que incluye múltiples versiones de la teoría de cuerdas, en las que nuestro universo contiene 11 dimensiones, no solo los cuatro que los físicos saben que existen. En la teoría M, el universo está hecho de cadenas vibratorias multidimensionales llamadas salvamentos. Los supermazes son una especie de mapa de cómo se cruzan varios salvamentos bidimensionales y cinco dimensionales dentro de los límites de los agujeros negros. Los laberintos son una forma de imaginar la microestructura de un agujero negro: su maquillaje cuántico minúsculo.
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“El laberinto es una estructura muy compleja y compleja con muchas habitaciones y cámaras e intersecciones de paredes, con todo tipo de capas en esas paredes”, dice el coautor del estudio Nicholas Warner de la Universidad del Sur de California. Las paredes son los Branes, y “las intersecciones son donde las cosas bidimensionales se encuentran con las cosas de cinco dimensiones. Cuando se encuentran, se tiran y se doblan”.
Los supermazes habitarían agujeros negros que no eran realmente agujeros negros. En cambio, serían bolas de pelusa: bolas borrosas de salvamentos vibrantes que carecen de las características tradicionales de los agujeros negros, un horizonte de eventos (límite externo) y una singularidad (un solo punto que contiene toda la masa). “Hay una gran cantidad de problemas asociados con los agujeros negros y sus horizontes”, dice Warner. Las bolas de pelusa son “un estado de materia que parece un agujero negro y se comporta como un agujero negro, pero difiere en la escala del horizonte”.
Warner y sus coautores, iosif Bena y Dimitrios Toulikas, ambos en el Instituto de Física Teórica de Francia, y Anthony Houppe del Instituto Swiss Federal de Tecnología Zúrich, supermazes descritos en un papel publicado el 14 de marzo en el Revista de física de alta energía.
Lo que dicen los expertos
Los supermazes son una nueva forma “agradable” de crear familias de peluches de pelusa, dice Samir Mathur, un físico teórico de la Universidad Estatal de Ohio, que originalmente propuso bolas de pelusa. Los autores del nuevo estudio “han hecho mucho trabajo duro para hacer más familias”, agrega. “Encuentro todas estas construcciones muy interesantes, y esta última también es muy interesante”.
Una pregunta que aún no está resuelta es si las versiones de supermasta de las bolas de pelusa satisfacen completamente todos los requisitos que los científicos tienen para los agujeros negros, o los objetos teóricos que los reemplazan. “Las soluciones construidas por el Dr. Bena y sus colaboradores son muy interesantes, y ciertamente son cerca a ser agujeros negros “, dice la Universidad de California, Santa Bárbara, el físico Don Marolf.” Sin embargo, aunque se ha demostrado que estas soluciones tienen masas y cargos que están de acuerdo con lo que esperamos para ciertos agujeros negros, los autores aún no han demostrado que estas soluciones son lo que típicamente llamamos agujeros negros “.
Por ejemplo, cortar los horizontes de eventos de los agujeros negros dificulta la explicación de su entropía, una medida de su aleatoriedad o desorden. Los investigadores “han logrado escribir muchas soluciones interesantes e intrincadas”, dice el físico Juan Maldacena del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, NJ, “pero aún no es un conjunto completo de soluciones que pueden explicar la entropía de estos agujeros negros, que se calcula por una solución con un horizonte”.
Por qué esto importa
Las bolas de peluche y la teoría de cuerdas son solo una forma en que los físicos están tratando de cerrar la brecha entre la teoría general de Einstein de relatividad y mecánica cuántica, que no se llevan bien. Los científicos desean una teoría final que pueda describir tanto las maquinaciones muy pequeñas de las partículas como los grandes movimientos de las galaxias. El interior de los agujeros negros, que son extremadamente pequeños y extremadamente masivos, son los motivos de prueba ideales para probar tal teoría.
Más específicamente, las pelotas fuzz y las supermazes fibrosas han surgido como una forma de resolver un rompecabezas llamado la paradoja de la información del agujero negro. Este dilema surgió cuando los físicos se dieron cuenta de que los agujeros negros parecen romper una ley sagrada de la física: esa información nunca puede ser destruida. En 1974, Stephen Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros deben evaporarse lentamente emitiendo partículas que eventualmente agoten el agujero negro hasta la nada. En la imagen tradicional de un agujero negro, este proceso destruye toda la información contenida en él. Sin embargo, las bolas de salida podrían transmitir parte de esta información a través de las partículas de evaporación. “El supermercado tiene una gran capacidad para almacenar información”, dice Warner. “Eso resuelve la paradoja de la información”.