Un diminuto agujero negro de laboratorio se comporta conforme a las teorías de Hawking
El físico Stephen Hawking planteó en 1974 la hipótesis de que los focos gravitatorios más oscuros del universo, los agujeros negros supermasivos, no son totalmente oscuros como se podía imaginar, sino que en realidad emiten luz, pero muy débil y de solo una región del espectro.
El fenómeno, que recibió con posterioridad el nombre de radiación de Hawking, nunca ha sido observado en el espacio, pero un grupo de físicos de Israel ha dado por confirmada esta teoría del cosmólogo británico tras una simulación de agujero negro en condiciones de laboratorio.
El análogo en miniatura de agujero negro, recreado miles de veces en el Instituto Tecnológico de Israel Technion, con sede en la ciudad de Haifa, medía solo una décima parte de milímetro y contenía varios miles de átomos. Sin embargo, al menos dos predicciones de Hawking encontraron una comprobación en este experimento: que la enigmática radiación se origina prácticamente de la nada y que su intensidad no cambia con el tiempo, algo que significa que es constante, según recoge el portal especializado web LiveScience.
Imagen microscópica del análogo experimental del agujero negro. Kolobov et al. vía phys.org
La conjetura supone que cada agujero negro “es básicamente un objeto caliente y de emisión constante en infrarrojo”, explicó el profesor asociado de física en el Technion Jeff Steinhower. Recordó también que para Hawking los agujeros negros eran “como estrellas regulares, que emiten un cierto tipo de radiación todo el tiempo”. Precisamente esta idea era la que el equipo pretendía confirmar en su estudio, publicado a comienzos de este año. “Y lo hicimos”, afirmó Steinhower.
Aunque nada puede escapar del horizonte de eventos y de las regiones internas de esta clase de cuerpos celestes, el propio Hawking planteó que la mecánica cuántica admite el escape de luz desde sus márgenes. Un total de 97.000 repeticiones del experimento simulador y 124 días de medición continua en el Instituto Technion han permitido visualizar y comprobar con hechos esos cálculos teóricos.
Cómo el sonido sustituyó a la luz en las pruebas
El sistema de laboratorio solo reprodujo algunas propiedades de un agujero negro real y no incluyó ni una sola partícula que los científicos pudieran considerar superpesada. El equipo utilizó en cada prueba 8.000 átomos de rubidio, que es un metal blando, pero inducido en estado gaseoso para el experimento. Además, esos átomos fueron enfriados hasta casi el cero absoluto.
Por medio de rayos láser, los investigadores crearon las condiciones de no retorno para las ‘partículas virtuales’ del sonido, los fonones, y no fotones. Estas últimas son partículas de la luz y se ven especialmente afectadas por el horizonte de sucesos de cualquier agujero negro en el espacio real. La mitad de ese material fluía más rápido que la velocidad sonido dentro de una cámara, mientras que la otra mitad era más lenta.
Steinhower explicó que, de cada par de fonones, el perteneciente a la mitad más lenta podía moverse contra el flujo de gas, mientras que el fonón de la mitad más rápida quedaba atrapado por la velocidad supersónica de ese mismo flujo.
“Es como intentar nadar contra una corriente más rápida de lo que puedes nadar”, comparó el científico. Y eso es también lo mismo, a su juicio, que estar dentro de un agujero negro: “una vez que entres, es imposible llegar al horizonte”.
Los fonones se emitían en pares dividiéndose entre ambos flujos y fue un desafío para los investigadores poder determinar en cada fase del experimento que estaban interconectados. El análisis de los resultados era difícil, porque cada vez que tomaban una imagen de la imitación del agujero, el sistema se destruía por el calor generado por el propio proceso de la toma de imagen. No obstante, la paciencia valió la pena, estiman los científicos, porque la radiación de Hawking se mostró constante dentro de ese sistema tan frágil.
