Los científicos de Princeton han creado un microchip único capaz de simular la estructura del espacio-tiempo dentro de un agujero negro o universo bidimensional en miniatura. Los primeros resultados de los experimentos con este dispositivo se presentaron en la revista Nature.
“Las computadoras ordinarias, en principio, no pueden calcular el comportamiento de materiales y sistemas cuánticos complejos. Intentamos crear un dispositivo que haga que la naturaleza haga estos cálculos por nosotros. Este chip nos permitirá pensar en cómo podemos 'construir' la mecánica cuántica en espacios curvos”, dice Alicia Kollar de la Universidad de Princeton (EE. UU.). Los agujeros negros regulares y supermasivos tienen una gravedad tan fuerte que no se puede superar sin exceder la velocidad de la luz. Ningún objeto o radiación puede escapar más allá del impacto del agujero negro, que se denomina "horizonte de sucesos". Lo que sucede más allá del horizonte de sucesos sigue siendo un misterio y un tema de controversia entre los físicos. La mayoría de los científicos creen que, en principio, no podemos mirar dentro de un agujero negro y estudiar su estructura,ya que esto conducirá a consecuencias extremadamente desagradables, en este caso, no seremos capaces de "reconciliar" la teoría de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica.
Sin embargo, los agujeros negros existen y su comportamiento y existencia deben explicarse de alguna manera. Hace relativamente poco tiempo, los físicos comenzaron a creer que los agujeros negros en realidad no son objetos tridimensionales, sino bidimensionales, una especie de "hologramas" cósmicos.
Esta teoría y las ecuaciones que la describen fueron presentadas a fines de la década de 1990 por dos conocidos cosmólogos: Juan Maldasena de la Universidad de Princeton y Gerard 't Hooft de la Universidad de Utrecht.
Sugirieron que el espacio-tiempo dentro de un agujero negro no es de naturaleza "plana", como en el Universo circundante, sino que tiene una curvatura negativa constante. En pocas palabras, es similar en geometría a una silla de montar o una esfera invertida y está diseñado de modo que su "borde", el borde interior del horizonte de sucesos, esté igualmente infinitamente alejado de cualquier punto dentro del agujero negro.
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Como señala Collard, probar esta teoría, así como otras ideas científicas que utilizan el espacio de Lobachevsky, se complicó por el hecho de que el comportamiento de las partículas y otros objetos en ese espacio era casi imposible de calcular.
Los científicos de Princeton han resuelto este problema creando el primer tipo de "simulador de agujero negro" utilizando generadores de microondas en miniatura, así como un chip especial en el que se insertaron muchas piezas de superconductores.
Desempeñan el papel no de cables, sino de guías de ondas, a lo largo de las cuales las partículas de luz generadas por fuentes de microondas pueden moverse e interactuar indirectamente entre sí. Estas interacciones ralentizarán el movimiento de otras partículas o las influirán de otras formas.
Collard y sus colegas descubrieron que si estas guías de ondas se colocan en una celosía en forma de panal, formada por cinco, seis u octágonos, entonces los fotones en su interior comienzan a comportarse como si estuvieran dentro de un agujero negro u otro espacio con curvatura negativa.
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Tales chips, como señalan los científicos, ayudarán no solo a revelar muchos secretos de los agujeros negros, incluida la forma en que objetos similares se evaporan bajo la influencia del estudio de Hawking, sino que también acelerarán muchos cálculos cuánticos en química, física y otros campos de la ciencia.
Para ello, como admite el físico, es necesario cambiar el funcionamiento de la versión actual del chip para que los fotones empiecen a interactuar de forma más activa entre sí. Este es un problema completamente resoluble que los investigadores de Princeton planean resolver en un futuro muy cercano.
