Logran probar la principal teoría de Stephen Hawking recreando un agujero negro en laboratorio

En 1974, Stephen Hawking postuló la existencia de un tipo de radiación que nace en el horizonte de sucesos de los agujeros negros. La teoría es revolucionaria, pero nunca se había podido probar hasta ahora. Un equipo de físicos asegura haber demostrado la existencia de la radiación de Hawking mediante el equivalente a un agujero negro de laboratorio.

Una teoría revolucionaria

La radiación de Hawking tiene su origen en una visita del célebre físico a Rusia, donde dos científicos llamasdos Yákov Zeldóvich y Alekséi Starobinski le demostraron que, por el propio funcionamiento de la mecánica cuántica, los agujeros negros deberían crear y emitir partículas.

La propuesta era problemática porque, según las leyes de la física de la época y los propios cálculos de Hawking, los agujeros negros no podían perder masa y hacerse más pequeños. El físico revisó todos sus cálculos y llegó a la conclusión de que Zeldóvich y Starobinski estaban en lo cierto. La propuesta de Hawking para explicar la propuesta de sus colegas rusos es lo que hoy se conoce como radiación de Hawking. La hipótesis parte de la existencia de fluctuaciones cuánticas en el vacío que surgen como consecuencia del principio de incertidumbre de Heisenberg. Estas fluctuaciones crean pares de materia-antimateria que desaparecen tan pronto como nacen.

Sin embargo, cuando estos pares nacen en el horizonte de sucesos de un agujero negro, la intensa gravedad hace que esos pares de partículas virtuales se hagan reales. En ese caso, una de las partículas es absorbida por el agujero negro, y la otra se emite hacia el exterior, llevándose consigo parte de la energía del agujero negro. La hipótesis es tan revolucionaria que si resultara ser cierta sacudiría las bases de la física tal y la conocemos. El problema es que la radiación que Hawking predijo hace ya más de 40 años es tan tenue que es imposible de medir con los instrumentos actuales en agujeros negros que están a años luz de distancia.

Agujeros negros de sonido

Un estudio publicado por Jeff Steinhauer de la Universidad Technion en Haifa, Israel, cree haber dado con la solución que corrobora la radiación cuántica de Hawking. Para ello, Steinhauer y su equipo han recreado el equivalente a un agujero negro, pero empleando sonido en vez de luz. Tras enfriar helio justo por encima del cero absoluto y batirlo a altas velocidades han logrado crear una barrera infranqueable para el sonido. Este “agujero negro” ha comenzado a emitir partículas cuánticas de sonido de la misma manera en la que Hawking predijo que lo hacen sus homónimos estelares.
El experimento aún no ha sido corroborado de forma independiente, pero ya ha logrado llamar la atención de toda la comunidad de físicos. Además, no es el único que asegura haber encontrado indicios de que Hawking está en lo cierto. Simultáneamente, un segundo estudio publicado en Physical Review Letters asegura haber corroborado la radiación de Hawking de otra manera.
Chris Adami y Kamil Bradler de la Universidad del Estado de Michigan aseguran haber desarrollado un modelo matemático que explica uno de los mayores problemas que tiene la radiación de Hawking a lo largo del tiempo: la pérdida de información cuántica.

Interpretación artística de un agujero negro. Imagen: Wikimedia Commons

A dónde va lo que un agujero negro absorbe

Si Stephen Hawking está en lo cierto, los agujeros negros pierden energía paulatinamente, se hacen más pequeños y llegan a esfumarse por completo con el paso del tiempo. El problema es qué pasa entonces con toda la información cuántica de lo que el agujero negro se ha tragado.
La relación entre el agujero negro y su campo de radiación de Hawking aún no ha podido explicarse porque nos falta una pieza esencial, una teoría unificada de la gravedad cuántica. Adami y Bradler no han formulado esa teoría, pero han creado un modelo mediante superordenadores que reproduce la evolución de un agujero negro en el tiempo y han descubierto que la información cuántica, tarde o temprano, es emitida al exterior.
El hallazgo es un paso importante hacia la formulación de una teoría de la gravedad cuántica y supondría también reconocer que la hipótesis de Hawking era cierta. Para la física, es la antesala de llegar a entender cómo funciona el universo. Para Hawking podría ser obtener por fin el reconocimiento de un premio Nobel. [Technion y Physical Review Letters vía The Times]