Denver - Los científicos han desarrollado un nuevo método de viaje por el universo, indescriptiblemente peligroso e increíblemente lento. Incluye agujeros de gusano que unen agujeros negros especiales que probablemente no existen. Y puede explicar lo que realmente sucede cuando los físicos teletransportan información cuántica de un punto a otro, en términos del bit de información teletransportado.
El físico de Harvard Daniel Jafferis habló sobre el método propuesto en su charla del 13 de abril en la reunión de la American Physical Society. Este método, les dijo a sus colegas reunidos, involucra dos agujeros negros que están enredados de tal manera que se enredan en el espacio y el tiempo.
¿Qué es un agujero de gusano?
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Su idea resuelve un problema de larga data: cuando algo entra en un agujero de gusano, se requiere energía negativa para salir por el otro lado (en circunstancias normales, la forma del espacio-tiempo a la salida del agujero de gusano hace que sea imposible pasar a través de él). La materia con densidad de energía negativa teóricamente puede superar este obstáculo. Pero en la física de la gravedad y el espacio-tiempo (física que describe los agujeros de gusano) no se prevé la posibilidad de tales impulsos de energía negativa. Por lo tanto, es imposible pasar por los agujeros de gusano.
"Un agujero de gusano es solo un túnel en el espacio, pero si intentas atravesarlo, colapsa demasiado rápido, por lo que no puedes atravesarlo", dijo Jeffries a WordsSideKick.com después de su discurso.
Este antiguo modelo de agujero de gusano se describe en un artículo de 1935 de Albert Einstein y Nathan Rosen en Physical Review. Ambos físicos entendieron que en determinadas circunstancias, según la teoría de la relatividad, el continuo espacio-tiempo se dobla tanto que se forma una especie de túnel (o "puente") que conecta dos puntos separados.
Escribieron este artículo en parte para descartar la posibilidad de agujeros negros en el universo. Pero en las décadas siguientes, cuando los físicos llegaron a comprender que los agujeros negros existen, la imagen estándar de un agujero de gusano tomó la forma de un túnel, en el que dos agujeros parecen agujeros negros. Sin embargo, de acuerdo con esta idea, tal túnel probablemente nunca existiría por sí solo en el Universo, y si realmente existiera, desaparecería antes de que algo pasara por él. En la década de 1980, el físico Kip Thorne escribió que algo puede atravesar este agujero de gusano si se aplica energía negativa para evitar que colapse.
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Entrelazamiento cuántico
Jefferis se asoció con el físico de Harvard Ping Gao y el físico de Stanford Aron Wall para idear una forma de aplicar una versión de energía negativa que se basa en una idea de un campo de la física completamente diferente llamado "entrelazamiento".
El concepto de "entrelazamiento" no se toma prestado de la teoría de la relatividad, sino de la mecánica cuántica. En 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen publicaron otro artículo en Physical Review, que mostraba que, según las reglas de la mecánica cuántica, las partículas pueden "correlacionarse" entre sí, de modo que el comportamiento de una partícula afecta directamente el comportamiento de otra. …
Einstein, Podolsky y Rosen creían que esto prueba la incorrección de sus ideas sobre la mecánica cuántica, ya que permite que la información se mueva entre dos partículas más rápido que la velocidad de la luz. Los físicos ahora saben que el entrelazamiento es real y que la teletransportación cuántica es una parte casi rutinaria de la investigación física.
La teletransportación cuántica funciona así: entrelaza dos partículas de luz, A y B. luego dale B a tu amigo para que la lleve a otra habitación. Luego golpee el tercer fotón, C, en el fotón A. Esto entrelaza A y C y rompe el entrelazamiento entre A y B. Luego puede medir el estado combinado de A y C (que es diferente de los estados originales A, B o C) e informar los resultados de las partículas combinadas a tu amigo en la habitación de al lado.
Sin conocer el estado B, su amigo puede usar esta información limitada para manipular la partícula B y obtener el estado que tenía la partícula C cuando comenzó. Si mide B, conoce el estado inicial de C sin ayuda. La información de la partícula C se teletransporta funcionalmente de una habitación a otra.
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Es eficaz porque puede actuar como una especie de código para enviar mensajes de un punto a otro. Y el entrelazamiento no es solo una propiedad de partículas individuales. Los objetos más grandes también pueden enredarse, aunque el enredo perfecto entre ellos es mucho más difícil.
Los agujeros negros enredados pueden transportarte a otros mundos
En 1935, los físicos que escribieron estos artículos no tenían idea de que los agujeros de gusano y el entrelazamiento estaban relacionados, dijo Jeffries. Pero en 2013, los físicos Juan Maldacena y Leonard Susskind publicaron un artículo en Progress in Physics que vinculaba las dos ideas. Argumentaron que dos agujeros negros perfectamente entrelazados actuarían como un agujero de gusano entre sus dos puntos en el espacio. Llamaron a este concepto "ER-EPR" ("ER = EPR") porque combinaba el artículo de Einstein-Rosen con el artículo de Einstein-Podolsky-Rosen.
Cuando se le preguntó si realmente hay dos agujeros negros completamente entrelazados en el universo, Jeffries respondió: "No, por supuesto que no".
No es que sea físicamente imposible. Esta situación no puede surgir en nuestro universo desordenado, porque es demasiado inequívoca y de gran escala. La aparición de dos agujeros negros completamente entrelazados sería como ganar la lotería, solo que la probabilidad de que esto ocurra sería miles de millones de miles de millones de veces menos. Y si existieran, dijo, habrían perdido su relación perfecta en el momento en que un tercer objeto interactuaba con uno de ellos.
Pero si de alguna manera existiera ese par de agujeros negros (de alguna manera y en algún lugar), entonces el método de Jaffrey, Gao y Wall podría funcionar.
Su concepto, publicado por primera vez en diciembre de 2017 en The Journal of High Energy Physics, es el siguiente: arroja a tu amigo a uno de los agujeros negros enredados. Luego mida la llamada radiación de Hawking que emana de un agujero negro, que codifica cierta información sobre el estado de ese agujero negro. Luego transfiera esta información a un segundo agujero negro y utilícela para controlar el segundo agujero negro (puede ser tan simple como dirigir un haz de radiación de Hawking desde el primer agujero negro al segundo). En teoría, su amigo debería salir del segundo agujero negro como entró en el primero.
Según Jefferys, tu amigo se habría metido en un agujero de gusano. Y cuando se acercara a la singularidad en su parte estrecha, sentiría un "empujón" de energía negativa, que lo empujaría desde el otro lado.
Este método no es particularmente efectivo, dijo Jafferis, ya que siempre sería más lento que simplemente mover físicamente la distancia entre dos agujeros negros. Pero todavía nos permite comprender el universo.
Con respecto al poco de información que pasa entre partículas entrelazadas, dijo Jafferis, algo similar podría estar sucediendo aquí. En la escala de los objetos cuánticos individuales, dijo, no tiene sentido hablar de la curvatura del espacio-tiempo, formando un agujero de gusano. Pero para una teletransportación cuántica un poco más compleja, agregue algunas partículas más y, de repente, el modelo de agujero de gusano cobra sentido. En este caso, dijo, hay una fuerte evidencia de que los dos están relacionados.
Además, dijo, sugiere que la información que falta en el agujero negro puede llegar algún día a donde se puede encontrar.
Si caes en un agujero negro mañana, dijo, la situación no será desesperada. Una civilización lo suficientemente avanzada podría navegar por el universo, recolectando toda la radiación de Hawking emitida por el agujero negro a medida que desaparece gradualmente en la eternidad y comprimiendo esta radiación en un nuevo agujero negro enredado en el tiempo con el agujero original. Una vez que aparezca este nuevo agujero negro, es posible que puedas salir de él.
Según Jefferis, los estudios teóricos de este método de moverse entre agujeros negros están en curso. Pero el objetivo de esta investigación no es tanto salir de los agujeros negros como comprender la física fundamental. Así que probablemente sea mejor no arriesgarse.
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