Crean un agujero negro “más pequeño que la escala más diminuta de la naturaleza” y ponen a prueba a Stephen Hawking
Científicos logran recrear un agujero negro con fibra óptica y confirman la radiación de Hawking, resolviendo un enigma de la física cuántica a escalas menores que el límite natural.
Colaborador de National Geographic España
Un equipo internacional de investigadores ha logrado recrear las condiciones de un agujero negro artificial utilizando fibra óptica para analizar la elusiva radiación de Hawking. El trascendental hallazgo científico ha sido publicado recientemente en la revista Nature y marca un hito absoluto en la física de vanguardia al demostrar empíricamente cómo reacciona la luz en estos entornos tan extremos.
La investigación liderada por el físico Ulf Leonhardt, perteneciente al Instituto Weizmann de Ciencias en Israel, ha conseguido observar por primera vez la retroacción de esta radiación sobre el propio sistema emisor. Este fenómeno representa un avance crucial para la ciencia moderna porque une la relatividad general, la física cuántica y la termodinámica, tres áreas teóricas que habitualmente entran en conflicto.
La recreación del horizonte de sucesos
Para emular el comportamiento del cosmos en un laboratorio de mesa, los científicos introdujeron un pulso láser muy intenso a través de una fina fibra de cristal fotónico. Este canal de vidrio diseñado con microcanales de aire permite alterar la velocidad del flujo lumínico, simulando de este modo la corriente espacial de un sumidero gravitatorio que atrapa la luz.
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Al interactuar este pulso con un segundo haz de sondeo más débil, se genera un horizonte de sucesos artificial del que las ondas no consiguen escapar. «Contamos fotones en el ultravioleta que corresponden a los compañeros de Hawking más allá del horizonte», explicó Ulf Leonhardt al detallar el éxito de la señal detectada a una longitud de onda de 233 nanómetros.
El retroceso energético y el problema trans-planckiano
El experimento demostró de manera directa la pérdida de energía del sistema emisor debido a la radiación, evidenciando el retroceso o retroacción que experimentaría un objeto cósmico real. Los físicos captaron una asimetría muy clara en el espectro del pulso inicial, lo que confirma que el canal de fibra paga un coste energético para emitir este sutil brillo térmico.
Este logro de la óptica no lineal da respuesta al complejo problema trans-planckiano, que cuestiona la existencia de la radiación en escalas menores que el límite de la naturaleza. «Cualquier luz que se aleja del horizonte se estira enormemente«, apuntó el investigador, confirmando que la emisión se mantiene estable aun cuando la física convencional teórica predice su colapso total.
Hacia el entrelazamiento cuántico en el laboratorio
El éxito de esta simulación abre la puerta al análisis profundo de los secretos mejores guardados de la teoría del físico Stephen Hawking. Aunque hasta ahora se han empleado haces de láser convencionales para reproducir el espectro térmico, las propiedades cuánticas más complejas del sistema todavía permanecen fuera del alcance directo del experimento actual.
El siguiente paso del grupo de científicos consiste en adentrarse plenamente en el campo de la mecánica cuántica mediante el uso de tecnología avanzada de emisión de partículas. «Exploraremos cómo entrar en el régimen cuántico y observar características cuánticas como el entrelazamiento«, concluyó Ulf Leonhardt sobre el futuro prometedor de este vanguardista campo de estudio.
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