Hoyos negros hechos en laboratorio prueban teoría de Hawking

En 1974 Stephen Hawking predijo que los hoyos negros no eran negros. Dijo que emitían una pequeña radiación que causa un brillo casi imperceptible. Desafortunadamente este brillo es muy leve para ser captado en la Tierra, entonces la predicción de Hawking es sólo una teoría. Esto permitió que aparecieran algunas tontas ideas, como cuando Laura Mersini-Houghton  declaró que los hoyos negros no existían.

Pero los físicos siempre intentan demostrar todo. Si algo es muy extraño o distante, quizás ellos puedan simularlo o crear uno en la Tierra. En 2010 un grupo de investigadores italianos aseguraron haber imitado un horizonte de sucesos en un agujero negro (esto es la frontera en que la luz aun puede escapar del hoyo negro) al ajustar el índice de refracción de un vidrio de cuarzo. Con esta configuración el grupo observó rasgos de fotones en movimiento que compartían las propiedades descritas en la radiación de Hawking.

Estos resultados han sido muy cuestionados y otras propiedad observadas en los fotones son contrarias a las descritas por Hawking. Pero la configuración del experimento italiano no es la única manera de crear la radiación de Hawking dentro de un laboratorio. Investigadores del Technion-Israel Institute of Technology en Haifa han estado trabajando en modelar hoyos negros basados en la condensación Bose-Einsteun, un estado de la materia que consiste en átomos supercongelados al punto que comienzan a funcionar colectivamente a escala macroscópica, de acuerdo al extraño libro de reglas cuánticas.

Entonces es posible tener un montón de átomos que actúen como un átomo solitario. Usando este material, los investigadores de Haifa fueron capaces de crear un modelo de hoyo negro que roba sonido en vez de luz. La idea es crear una situación donde las partículas condensadas se mueven a velocidades supersónicas. Las ondas de sonido no puedes mantener la misma velocidad, entonces desaparecen dentro del material cómo lo haría un hoyo negro al engullir fotones.

"El punto en que el flujo de velocidad iguala la velocidad del sonido es el horizonte del evento sónico" explicó el equipo, liderado por el físico Jeff Steinhauer,  en un paper del 2009. "La gravedad efectiva esta determinada por la rapidez y la velocidad de la luz".

Este modelo ha estado en proceso desde que se describió en el estudio que nombramos arriba, pero ahora el equipo  declaró que ha detectado algo comparable a la radiación de Hawking. "Vimos radiación de Hawking emitida por este análogo de hoyo negro, qué es la salida del láser de hoyo negro formado entre los horizontes" escribió Steinhauer y su equipo en el reporte más reciente.

Un rápido recordatorio. La radiación de Hawking aparece en el límite de un hoyo negro y es característico de la mecánica cuántica. Permite la generación espontánea de pares de partículas de materia y antimateria. Eso es lo que sucede en el espacio vacío, que después se desvanece en el mundo cuántico (el espacio vacío es muy "definido", muy cierto). Entonces el espacio vacío produce partículas que generalmente se destruyen entre ellas inmediatamente. Pero en el limite de un hoyo negro, el evento en el horizonte puede robar la mitad del par de partículas, dejando algunas que no se destruyen. Estas partículas huérfanas son la radiación de Hawking.

En vez de partículas de luz o fotones, el hoyo negro acústico produce pares de fonones, o partículas de sonido. Una se pierde, mientras la otra escapa. Lo otro que sucede es que mientras estos fonones saltan en el límite del hoyo negro se amplifican a si mismos, haciendo posible medirlos.

"No diría que el caso está probado… pero es probable que sea lo más cerca que alguien ha llegado de probarlo" dijo William Unruh al  New Scientist, uno de los investigadores que propuso el experimento del hoyo negro acústico. "Está claro que el hoyo negro difiere del flujo de BECs y probando que el efecto ocurre en un BEC no prueba que podría ocurrir en hoyos negros. De todas formas aumenta mi confianza en que sí lo hace. Las matemáticas y los resultados son muy similares para ser una coincidencia".