AGUJEROS NEGROS DE LABORATORIO Y LA GRAN CONTROVERSIA ENTRE CIENTÍFICOS

 

ESA agujero de gusano
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LOS GUSANOS FACILITAN UN ATAJO

Los agujeros negros podrían tener una salida o, al menos, es posible que su interior se extienda gracias a los agujeros de gusano. Eso es lo que sostiene en un reciente estudio publicado en la revista Classical and Quantum Gravity un equipo de científicos, un equipo de científicos, en el cual se encuentra el físico Gonzalo Olmos.
“Un agujero de gusano no es una especie de túnel que conecta regiones separadas del cosmos. Parece una idea sacada de la ciencia ficción, pero podrían existir”. Su investigación se centra en las regiones más internas de los agujeros negros, dónde se encuentra la llamada singularidad. En esa zona, la gravedad es tan intensa que los postulados de Einstein dan resultados incoherentes.

Conducto entre universos
” Tenemos en cuenta elementos geométricos nuevos que no aparecen en la teoría que formuló para ver si así está puede describir mejor lo que ocurre en regiones de gravedad extrema”. Estos elementos son los responsables de la aparición de los agujeros de gusano.
Olmo afirma, cualquier cosa que caiga hasta lo más profundo del agujero negro podría escapar a otro universo a través de un agujero blanco, que en su versión opuesta. “Nuestra teoría predice que los agujeros negros están conectados con un agujero blanco a través de un agujero de gusano”.
Estos túneles cósmicos también permiten llevar a cabo una interpretación geométrica de las partículas elementales. ” Vistos desde lejos parecerían puntos con una cierta carga y masa, pero, en realidad, no son más que oquedades en el espacio-tiempo.
En síntesis los agujeros de gusano aprovecharían una especie de plegamiento espacio-temporal para conectar dos regiones muy distantes entre sí.

SIMULACIÓN DE LA ACTIVIDAD INTERNA DE LOS AGUJEROS NEGROS EN UN LABORATORIO EN LA ACTUALIDAD

 

ESA
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Desde hace décadas, los físicos se preguntan si existe la radiación que, según un modelo teórico, emiten espontáneamente los agujeros negros.
Para dilucidarlo, un científico israelí ha creado uno.

Viajar hasta un agujero negro para comprobar cómo se comporta es, cuanto menos, arriesgado. Aparte de ser técnicamente imposible llegar a él con los medios actuales -el más cercano a la Tierra se encuentra a unos 3.000 años luz-, si un avezado astronauta quisiera acercarse para curiosea, jamás podría salir para contarlo. Por eso, los físicos tienen que conformar con lo que captan los telescopios y analizar su rastro, como, por ejemplo, las ondas gravitacionales que se cree que surgen cuando se funden dos de ellos.
Una tercera opinión es estudiarlos en el laboratorio, y para ello los científicos han desarrollado sistemas que tratan de imitar sus características. Una de las peculiaridades de estos cuerpos es que emiten radiación de forma espontánea. ” se debe a la creación de pares de partículas, donde una de ellas cae al agujero negro y la otra escapa; es decir, una sale y otro entra”.

Una novedosa estrategia que usa ondas sonoras

Un hipotético observador externo podría apreciar esta radiación, Hawking formuló esta teoría en 1974, pero no se ha podido demostrar, ni directa, ni indirectamente. Ahora, el físico Jeff Steinhauer asegura haberlo conseguido. En un estudio publicado en la revista Nature Physics, describe cómo….. a utilizado un modelo análogo al cuerpo cósmico creado en un laboratorio: un agujero negro acústico. Para determinar sus propiedades, en vez de luz a usado ondas sonoras – denominadas fonones- y un gas extremadamente frío, cercano al cero absoluto.

Las pruebas, de momento, no se pueden efectuar en la naturaleza

Este gas es el condensado de Bose-Einstein, el quinto estado de la materia, postulado en los años veinte por Albret Einstein y el físico indio Satyendra Nath Bose. Lo que ha hecho el investigador del Technion ha sido medir las pequeñas variaciones que generan las ondas son horas en la densidad del condensado. Estas oscilaciones se sitúan a ambos lados del horizonte por el que se programan las ondas en el agujero acústico. “Steinhauer ha estudiado las correlaciones que existen entre esas fluctuaciones a ambos lados del horizonte y ha encontrado indicios compatibles con lo que se esperaría si el horizonte acústico generarse radiación de Hawking”, según Olmo.
Pese a lo prometedor del hay hallazgo, la mayoría de los investigadores señalan que no se puede extrapolar a un agujero negro real. Lo que miden los científicos en los laboratorios son las propiedades cuanticas del sistema, unas características prácticamente indetectables en los agujeros astrofísicos debido a su gran tamaño. ” los efectos de la mecánica cuántica son importantes cuando se trata de objetos microscópicos. Aunque, en principio, esta teoría puede describir todo el universo, si se trata de cosas grandes se usa la mecánica clásica”, según Roberto Emparan, del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la Universidad de Barcelona.

El estudio ha causado una importante controversia entre los científicos

Los científicos llevan décadas tratando de probar la existencia de esta radiación. ” Desde que era estudiante de doctorado, hace más de veinticinco años, se viene anunciando que está a punto de conseguirse”, es lo que recuerda en Emparan. Para ello, a lo largo de este tiempo se ha ido probando distintas estrategias. Estas emplean superfluidos, fibras opticas, polaritones -partículas híbridas de la luz y materia-, anillos de iones… también se han utilizado flujos de agua, aunque, en este caso, lo que se intenta recrear no es un agujero negro, sino uno blanco, cuya principal característica es que en él no puede entrar nada. El físico Germaín Rousseaux haber demostrado la existencia de la radiación de Hawking precisamente en un experimento de este tipo. Si bien es cierto que son numerosos los físicos que participan en esta investigación de modo no coordinado, llegando al resultado de que unos piensan, ” que haya varios sistemas físicos donde se observe el efecto demuestra que es algo universal, aunque la primera vez se predijera en un contexto astrofísico “, por el contrario otros refutan dichos hallazgos incluso datos experimentales válidos.

Oscuridad sónica. El físico Jeff Steinhauer asegura haber simulado las condiciones que se dan en un agujero negro. Para ello, ha medido las fluctuaciones que generan unas ondas sonoras en un condensado de Bose-Einstein, un gas de átomos de rubidio enfriado casi hasta el cero absoluto (-273,15 °C).

Topetazo en la física. Este ensayo podría ayudar a conciliar la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica. La última explica las fuerzas nucleares fuerte, débil y electromagnética, pero no funciona bien con la gravedad, en la que se centra la primera.

Es la prueba de que pueden replicarse en la tierra fenómenos astrofísicos

Otro científico como ya el citado Emparan, también tiene dudas. “El modo en que se analizan los resultados su suscita demasiado incertidumbre como para concluir que se ha observado inequívocamente el efecto que propuso Hawking”. Y es que antes de publicarse en Nature Physics, la investigación llevaba colgada en arXiv más de un año y no había causado demasiado revuelo entre los físicos.
Frente a los más escépticos, hay investigadores que lo tienen claro: estamos ante un hito de la ciencia. Juan Ramón Muñoz de Nova trabaja con Steinhauer en el Technion. Aunque el hallazgo lo ha realizado este físico en solitario, el español afirma haber recibido las felicitaciones de otros colegas que saben que colabora con él. “Se llega a especular incluso con que podría suponer el Nobel para Hawking”.
Aunque ya se sabe que estas valoraciones siempre están muy infladas por la impresión del momento. Hay que ser cautos, así lo recomienda Muñoz de Nova, que también forma parte del Departamento de Física de materiales de la Universidad Complutense de Madrid. A su juicio, se ha demostrado que es posible usar análogos en laboratorios terrestres para estudiar fenómenos astrofísicos. A ello la añade que, según el estudio, el mecanismo propuesto por Hawking funciona, al menos, en un escenario parecido.

Esta iniciativa permite ir más allá de los modelos teóricos

Para Christoph Adami, profesor de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Michigan, en EE.UU., el trabajo muestra por primera vez los efectos cuanticos que se habían predicho en los agujeros negros y que no se pueden medir directamente. “Por ahora, no tenemos otras pruebas experimentales de ellos, más allá de los modelos con los que tratamos de imitarlos. Quizá algún día puedan estudiarse a partir de las ondas gravitacionales que emiten los agujeros negros”, así pronostica Adami.
Igualmente, Daniel Pranzetti, físico de astropartículas en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, en Italia cómo cree que los resultados del estudio son notables. Por lo cual concluye coma que arroja algo de luz sobre un tema muy debatido durante más de cuatro décadas, aunque coincide con los demás científicos en que los datos no se pueden extrapolar a los agujeros negros reales. “Podría verse como un acto de fe, pero es una vía interesante para explorar, sobre todo, a falta de una mejor”.
En los últimos años, nos hemos encontrado con grandes hallazgos científicos en diferentes ramas de la física. Así, la confirmación de la existencia del bosón de Higgs les valió el Nobel a Peter Higgs y François Englert, que lo habían planteado. Es posible que la captura de las ondas…. gravitacionales consiga el galardón en las próximas ediciones. Si se demuestra que la radiación de Hawking está ahí, ¿estaríamos ante un hallazgo tan importante como estos dos? Nada está claro realmente, aunque en un principio no lo parece.
” El bosón de Higgs respalda el mecanismo que otorga masa a las partículas; es un avance fundamental que hace que cuadre el modelo estándar de la física, quizá la teoría más precisa de la historia de la humanidad”, afirma Muñoz de Nova. En cuanto a las ondas gravitacionales, constatan la existencia de una predicción hecha por Einstein de manera directa. “No se trata de un análogo, como en el caso de la radiación de Hawking”, compara el físico. Que opina que,  lo más importante es que amplían considerablemente nuestra visión del universo. Hasta ahora solo podíamos rastrear el firmamento con radiación electromagnética, pero el hallazgo de estas ondas nos permite utilizar una herramienta distinta.
“Es como haber descubierto unos segundos ojos”. Esa capacidad para abrir nuevas puertas es lo que les confiere su gran valor. Ha sido un descubrimiento fundamental. A partir de ahora se podrán hacer numerosos estudios en astrofísica, astronomía y física gravitatoria que antes no se podían realizar….,,… Al mismo tiempo este científico no cree que el posible hallazgo de la radiación de Hawking en agujeros negros acústicos tenga un gran impacto. Otra cosa sería detectar ese fenómeno en agujeros negros reales.
No obstante, algunos investigadores señalan que se trata de un paso más hacia la consecución de uno de los grandes sueños de la física: el alumbramiento de una teoría unificada que sea capaz de armonizar la relatividad general con la mecánica cuántica. El propio Einstein dedicó treinta años de su vida a intentar dar con ella coma pero no lo consiguió. Esa teoría del todo permitiría explicar todas las fuerzas de la naturaleza y las características de la energía y la materia, tanto a nivel cosmologico como atómico.

Por si mismo, el trabajo ya es valioso

” La radiación propuesta por Hawking sugiere que los agujeros negros podrían no serlo tanto como se pensaba en un principio, pues emitirían pares de partículas. Esto plantea una curiosa paradoja cuando se trata de unificar la teoría de la relatividad general de la gravedad formulada por Einstein con la de la mecánica cuántica”, afirma Pranzetti. En este sentido, ” el hallazgo de Steinhauer, si se demuestra, podría ser muy revelador”.
Para Olmo, desde el punto de vista más optimista, esta línea de estudio ayudaría a dar forma a una teoría cuántica de la gravedad.____ “Esta permitiría comprender la esencia de la teoría cuántica de campos y la gravedad general de Einstein y cómo se combinan”. “ Si ocurriera, sería un avance mucho más importante que la detección de dos elementos concretos de dichas teorías, como son, respectivamente, el bosón de Higgs y las ondas gravitacionales”.

ES UN PASO MÁS HACIA LA COMPRENSIÓN TOTAL DE LAS FUERZAS DE LA NATURALEZA

Y es que para el experto Olmo, aún mostrándonos más conservadores, nos encontramos con que el experimento, independientemente de cualquier otra consideración, verifica que existe un horizonte acústico por donde se propagan las ondas y que tiene propiedades cuanticas. “Por sí solo se trata de un resultado importante, pues nunca hemos observado directamente estos horizontes en sistemas astrofísicos”.
Lo que tienen en común los agujeros negros reales con los de laboratorio es justo la presencia de este horizonte, aunque sus propiedades y comportamientos son distintos. “Los acústicos se dan en una dimensión espacial y su horizonte es un punto, no una esfera como en los reales”, puntualiza Emparan, que reitera que los estudios con sistemas análogos no permiten analizar las características de los objetos originales.
Esta posición teórica choca con la de muchos otros científicos, que desarrollan este tipo de trabajos experimentales en diferentes centros de investigación. ” El estudio demuestra que se pueden llevar a cabo pruebas de laboratorio para estudiar fenómenos cuánticos en contextos gravitacionales y cosmológicos, lo que puede ayudar enormemente a su entendimiento y modelización”, así afirma Muñoz de Nova desde Israel.

Los agujeros negros continuarán siendo un misterio

Por último, se confirme o no la existencia de la radiación de Hawking a partir de los resultados obtenidos por Steinhauer, los agujeros negros seguirán contándose entre los cuerpos más enigmáticos del universo. Y es que, hace solo 50 años se dudaba de que existieran realmente estas regiones del cosmos de las que nada material, ni siquiera la luz, puede escapar. Sin embargo, gracias al hallazgo de las ondas gravitacionales, anunciado en febrero de 2016,  ahora es posible observar incluso como su eco nos llega a través del espacio y el tiempo.

Fuente: Sciene

Conclusión:

Reproducir las condiciones naturales del universo no deja de ser una quimera solo por ser actualmente una de las únicas maneras que poseemos para entenderlo. La mayoría de fenómenos que suceden a gran escala en el espacio tienen que ver principalmente con la masa y la velocidad de los cuerpos. Masa, y velocidad, de guarismos descomunales. Toda la radiación, gravedad, ondas, vientos, y reacciones que suceden a partir de una estrella provienen por su inmensa masa, que con presión de magnitudes inimaginables actúa y reactiva los elementos que la componen, creando condiciones más límites cada vez que finalmente causan su extinción.

Parece sencillo y tentador imitar en nuestra mano tales condiciones, y sin embargo tan inalcanzables…

Recrear un agujero negro “en cautividad” sí que parece ser ciencia ficción, máxime cuando lo que hemos logrado no es ni de lejos similar en comportamiento y magnitud. Una vez más teorizamos sobre lo que no conocemos, y una vez más se revela como indispensable el evolucionar tecnológicamente desde nuestros pañales científicos para ser capaces de “tocar” y aproximarnos a aquellos parajes desconocidos que pueden iluminar el oscuro secreto de la existencia. ¿Podemos unificar la mecánica y la cuántica en una teoría del todo (mitológica, ya) desde la simple observación teórica?.

¿Cómo alcanzar a los dioses sin levantar el vuelo…?

 

 

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Un comentario en “AGUJEROS NEGROS DE LABORATORIO Y LA GRAN CONTROVERSIA ENTRE CIENTÍFICOS

  1. muy interesante..la emisión de radiación..las ondas gravitacionales..la propia compatibilización de la Teoría de la relatiidad de Einsten con la física cuántica

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