En 1974, el físico Stephen Hawking planteó la existencia de un tipo de radiación que se emitiría cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro y que, por primera vez, reconciliaría dos teorías aparentemente discordantes: la de la relatividad general y la mecánica cuántica. El problema es que esta radiación, bautizada como radiación de Hawking, no era más que algo teórico, que ni él ni nadie ha podido observar. Sin embargo, un equipo de científicos holandeses parece haberla detectado por primera vez. Eso sí, no lo han hecho directamente en el Universo, sino en un agujero negro simulado en el laboratorio.
La simulación de agujeros negros no es algo nuevo, en realidad. Sin embargo, esta vez han conseguido reproducir el horizonte de sucesos con tal exactitud que incluso se ha generado algo equivalente a la radiación de Hawking.
Ahora, habrá que comprobar que realmente es aquello que Stephen Hawking describió y, de paso, analizar las circunstancias especiales en las que se produce. Solo así, podrán estudiar si realmente esas dos teorías tan enfrentadas llegan por fin a un entendimiento.
Conceptos importantes
Para comprender lo que han hecho estos científicos debemos conocer muy grosso modo en qué consisten las dos teorías antes mencionadas. Y también qué son un agujero negro y su horizonte de sucesos.
La teoría de la relatividad general, enunciada por Albert Einstein, describe el comportamiento de la gravedad como un campo continuo denominado espacio-tiempo. Describe, además, que la geometría de este espacio-tiempo se ve afectada por la presencia de materia.
Por otro lado, la mecánica cuántica es una rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales muy pequeñas, de modo que solo se puede definir mediante cálculos probabilísticos. En dicha teoría han participado varios científicos, pero uno de los primeros que discutió directamente con Einstein sus diferencias con respecto a la relatividad general fue el danés Niels Bohr.
Y es que ambas teorías describen ámbitos tan diferentes de la realidad que se consideran incompatibles. No obstante, durante años se han buscado formas de hacerlas coincidir. Y es aquí donde entran en juego los agujeros negros y el horizonte de sucesos.
Un agujero negro es una región del espacio en cuyo interior hay una concentración de masa tan alta que genera una atracción gravitatoria inmensa. Tanto, que nada tiene la suficiente velocidad para escapar de él desde una distancia concreta. Esa distancia la establece el horizonte de sucesos y ni siquiera la luz puede escapar.
Todo esto encaja a la perfección con la teoría general de la relatividad, pero no tanto con la mecánica cuántica. Sin embargo, cuando Stephen Hawking describió la radiación que lleva su nombre, lo hizo basándose en efectos puramente cuánticos. Por lo tanto, si se pudiese demostrar que dicha radiación existe en realidad, el agujero negro sería ese punto en el que ambas teorías convergen.
Un agujero negro de laboratorio para demostrar la radiación de Hawking
En este agujero de laboratorio se colocó una cadena unidimensional de átomos que serviría como camino para que los electrones saltaran de una posición a otra. A continuación, ajustaron la facilidad con la que se producían dichos saltos, para obtener algo similar a un horizonte de sucesos que interfiere con la naturaleza ondulatoria de los electrones.
Llegados a este punto, vieron que se produjo un aumento de la temperatura que “coincidía con lo esperado teóricamente de un sistema de agujero negro equivalente”. No obstante, esto solo ocurría “cuando parte de la cadena se extendía más allá del horizonte de sucesos”. Por lo tanto, se estaría dando un entrelazamiento de partículas que se podría corresponder con la radiación de Hawking.
Sin embargo, según relatan en un artículo de Science Alert sobre este estudio, “la radiación simulada de Hawking era solo térmica para un cierto rango de amplitudes de salto, y bajo simulaciones que comenzaron imitando un tipo de espacio-tiempo considerado plano”. Por lo tanto, esto indicaría que “la radiación de Hawking solo puede ser térmica dentro de un rango de situaciones, y cuando hay un cambio en la deformación del espacio-tiempo debido a la gravedad”.
El siguiente paso de estos científicos será probar nuevas conformaciones y comprobar si se sigue obteniendo el mismo resultado. Así, quizás, por fin se puedan dar por terminadas las discusiones que hace un siglo iniciaron Einstein y Bohr.