Un equipo de físicos ha logrado simular en el laboratorio el evento horizonte de un agujero negro, logrando observar una radiación equivalente a lo que se conoce como radiación Hawking. Este experimento, aunque realizado en un ambiente controlado, puede ayudar a entender los fundamentos de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.
Los agujeros negros son considerados como uno de los objetos más extraños y extremos del universo. Se caracterizan por su gran densidad, lo que genera que a una cierta distancia de su centro de masa, no haya velocidad en el universo que sea suficiente para escapar. Ni siquiera la luz.
Sin embargo, la teoría de la relatividad, que describe el comportamiento de la gravedad como un campo continuo conocido como el espacio-tiempo, y la mecánica cuántica, que describe el comportamiento de las partículas discretas utilizando las matemáticas de la probabilidad, aún no han encontrado una manera de unificarse.
Para una teoría unificada de la gravedad cuántica que se pueda aplicar universalmente, estas dos teorías inmiscibles necesitan encontrar una forma de entenderse mutuamente. Los agujeros negros podrían ofrecer una solución a este problema.
Radiación Hawking en un ambiente controlado
En 1974, Stephen Hawking propuso que las interrupciones en las fluctuaciones cuánticas causadas por el evento horizonte producen un tipo de radiación muy similar a la radiación térmica. Esta radiación, conocida como radiación Hawking, es demasiado tenue para ser detectada, pero puede ser estudiada en laboratorios mediante la creación de agujeros negros artificiales.
El equipo de Lotte Mertens, de la Universidad de Ámsterdam en los Países Bajos, realizó un experimento innovador en el que utilizó una cadena de átomos en una sola fila para simular el evento horizonte de un agujero negro. Esta cadena de átomos permitió que los electrones «saltaran» de una posición a otra, y los físicos ajustaron la facilidad con la que este salto podía ocurrir para crear propiedades específicas que desaparecían, creando un tipo de evento horizonte que interfería con la naturaleza ondulatoria de los electrones.
La radiación Hawking simulada solo fue térmica dentro de un cierto rango de amplitudes de salto y bajo simulaciones que comenzaron imitando un tipo de espacio-tiempo considerado «plano». Esto sugiere que la radiación Hawking solo podría ser térmica dentro de un rango específico de situaciones, y cuando hay un cambio en la curvatura del espacio-tiempo debido a la gravedad.
El experimento ofrece una forma de estudiar la radiación Hawking en un ambiente controlado, sin la influencia de las dinámicas salvajes de la formación de un agujero negro. Además, es tan simple que puede ser utilizado en una amplia gama de configuraciones experimentales.