Un nuevo experimento mental muestra cómo podríamos obtener información de un agujero negro

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Durante mucho tiempo se pensó que el horizonte de sucesos de un agujero negro era el límite del universo conocible. Los agujeros negros son pequeñas bolsas de espacio en las que la información puede entrar, pero nunca salir. Podemos aprender sobre los agujeros negros indirectamente, observando sus efectos en los objetos que no son agujeros negros a su alrededor, o en las distorsiones extremas en el espacio inmediatamente más allá del horizonte de eventos, pero tradicionalmente se ha considerado imposible la medición directa. Ahora, los investigadores han llegado a una muy, muy experimento hipotético que muestra que, en principio, podríamos ser capaces de mirar dentro de un agujero negro después de todo.

La idea se centra en el mecanismo de la radiación de Hawking, en el que la mitad de un par de partículas y antipartículas puede escapar de un agujero negro. Se cree que esto ocurre porque bajo las intensas condiciones gravitacionales justo fuera del horizonte de eventos de un agujero negro, los pares de partículas virtuales se pueden 'impulsar' en pares de partículas físicas reales. En esencia, las posibilidades probabilísticas para la ubicación de partículas se convierten en realidades concretas, gracias a la energía de entrada del agujero negro. Eso es crucial: la energía de estos nuevos pares de partículas es de el agujero negro en sí, y su creación teóricamente disminuye la masa del agujero negro en una cantidad infinitesimalmente pequeña. Es por eso que la radiación de Hawking a veces se conoce como el proceso por el cual los agujeros negros se 'evaporan' y finalmente mueren de forma lenta, lenta, lento pérdida de masa.



experimento de agujero negro 2La inmensa mayoría de estos pares de materia-antimateria se aniquilarán inmediatamente entre sí, pero una pequeña proporción tendrá precisamente la ubicación y la dirección necesarias para separarse antes de que eso pueda suceder. Una partícula entra, para ser absorbida por el agujero negro, y la otra partícula sale, donde posiblemente podríamos observarla. Estas observaciones son poco probables con telescopios, debido a la extrema debilidad y baja frecuencia de tales emisiones, pero en principio las matemáticas sugieren que deberían estar ahí. Algunos experimentos en laboratorio han afirmado confirmar la existencia de la radiación de Hawking, pero el campo aún no ha aceptado ninguna prueba.



La nueva idea para la arqueología de los agujeros negros, publicado esta semana en la base de datos de investigación abierta Arxiv , se basa en un hecho adicional importante: estos pares de partículas y antipartículas, incluso aquellos separados para destinos tan dramáticamente diferentes, deberían estar entrelazados. El entrelazamiento es probablemente la parte de la física cuántica más soñada por los autores de ciencia ficción: ciertos pares de partículas pueden crearse o manipularse de manera que sus estados físicos estén relacionados a una distancia física ilimitada y con una transferencia real de información cero. Lo que esto significa es que dos partículas entrelazadas pueden afectarse entre sí instantáneamente, sin la necesidad de una señal para atravesar la distancia entre ellas a la velocidad 'irrompible' de la luz. Su comunicación, si la comunicación es la palabra correcta para lo que sucede entre ellos, no puede ser interceptada, porque fundamentalmente no viaja desde o hacia ningún lugar en absoluto.

Un artista

La impresión de un artista de un agujero negro



Esa es una propiedad inmediatamente interesante, en el contexto de un agujero negro, ya que todo el problema de estudiarlos es que no podemos obtener información, pero el entrelazamiento no parece implicar la transmisión de ninguna información. Entonces, si tenemos dos partículas entrelazadas, una en el agujero negro y otra fuera, entonces tenemos una posible incursión para aprender sobre el agujero negro.

Antimateria CERN

Los físicos del CERN y otros lugares están trabajando para comprender la antimateria, la aniquilación y el entrelazamiento.

Pero, las cosas se ponen un poco más complicadas que eso. Vea, simplemente encontrar esta partícula escapada confirmaría la existencia de la radiación de Hawking en general, pero no nos dice mucho del valor real sobre el agujero negro que lo creó. Para eso, los investigadores dicen que tendríamos que hacer tres cosas adicionales: medir el 'estado de giro' general del agujero negro, colocar un fotón premedido en él y finalmente medir el agujero negro nuevamente. El impacto conocido de nuestro fotón agregado debería reflejarse en el estado de nuestra partícula que se escapó, ya que su entrelazamiento con el agujero negro a través de su partícula asociada capturada no requiere luz ni ninguna otra forma de información para dejar el agujero negro en ningún punto.



Sabes, tal vez.

La naturaleza extremadamente hipotética de este artículo significa que el punto principal para los no físicos es muy general: el entrelazamiento es extraño, los agujeros negros son extraños y las interacciones entre los dos son aún más extrañas. Más que eso, el hecho de que tengamos que concebir procedimientos experimentales tan extravagantes solo para imaginar alguna forma de aprender sobre las condiciones internas de un agujero negro debería dejar en claro cuán poderosas son realmente estas singularidades. Los científicos aún pueden encontrar una manera de aprender sobre el interior de un agujero negro, pero si lo hacen, será un logro verdaderamente monumental.

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