Hologramas de agujero negro

Investigadores muestran cómo se puede utilizar un experimento holográfico de mesa para simular la física de un agujero negro.

Este trabajo puede abrir el camino a una teoría más completa de la gravedad cuántica que armonice la mecánica cuántica y la relatividad.

Un equipo de investigación de la Universidad de Osaka, la Universidad de Nihon y la Universidad de Chuo ha propuesto un nuevo marco teórico cuyo experimento podría realizarse en un laboratorio para comprender mejor la física de los agujeros negros.

Este proyecto puede arrojar luz sobre las leyes fundamentales que rigen el cosmos en escalas inimaginablemente pequeñas y muy grandes.

Recientemente, el mundo quedó paralizado cuando Event Horizon Telescope lanzó las primeras imágenes de un agujero negro.

O, para ser más precisos, las imágenes mostraban el círculo brillante, llamado anillo de Einstein, creado por la luz que apenas escapó al alcance de la inmensa gravedad del agujero negro.

Este anillo de luz se debió al hecho de que, según la teoría de la relatividad general, el tejido del espacio-tiempo en sí mismo se contorsiona tanto por la masa del agujero negro que actúa como una lente enorme.

Desafortunadamente, nuestra comprensión de los agujeros negros sigue siendo incompleta, porque la teoría de la relatividad general, que se utiliza para describir las leyes de la naturaleza a escala de estrellas y galaxias, no es actualmente compatible con la mecánica cuántica, nuestra mejor teoría de cómo el universo opera en escalas muy pequeñas.

Dado que los agujeros negros, por definición, tienen una gran masa comprimida en un espacio pequeño, es necesario conciliar estas teorías tremendamente exitosas pero hasta ahora conflictivas para comprenderlos.

Un posible enfoque para resolver este enigma se llama teoría de cuerdas, que sostiene que toda la materia está hecha de cuerdas vibrantes muy pequeñas.

Una versión de esta teoría predice una correspondencia entre las leyes de la física que percibimos en nuestras cuatro dimensiones familiares (tres dimensiones del espacio más el tiempo) y las cadenas en un espacio con una dimensión adicional.

Esto a veces se llama una “dualidad holográfica”, porque recuerda a una placa holográfica bidimensional que contiene toda la información de un objeto 3D.

En la investigación recientemente publicada, los autores, Koji Hashimoto (Universidad de Osaka), Keiju Murata (Universidad de Nihon) y Shunichiro Kinoshita (Universidad de Chuo) aplican este concepto para mostrar cómo la superficie de una esfera, que tiene dos dimensiones, puede usarse en un experimento de mesa para modelar un agujero negro en tres dimensiones.

En esta configuración, la luz que emana de una fuente en un punto de la esfera se mide en otra, lo que debería mostrar el agujero negro si el material esférico permite la holografía.

“La imagen holográfica de un agujero negro simulado, si se observa en este experimento de mesa, puede servir como una entrada al mundo de la gravedad cuántica”, dice el autor Hashimoto.

Los investigadores también calcularon el radio del anillo de Einstein que se observaría si esta teoría es correcta.

“Nuestra esperanza es que este proyecto muestre el camino hacia una mejor comprensión de cómo nuestro Universo realmente opera en un nivel fundamental”, dice el autor Keiju Murata.

Fuente: ScienceDaily