Simulan un agujero negro en un laboratorio y comienza a brillar

Un agujero negro es, por definición, el lugar más oscuro del universo: una región donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. Y, sin embargo, un grupo de físicos ha conseguido lo impensable: recrear un análogo de agujero negro en el laboratorio… y observar cómo comenzaba a emitir un tenue resplandor.

El estudio, publicado en Physical Review Research, no significa que alguien haya fabricado un agujero negro real en la Tierra (la catástrofe sería obvia). Lo que hicieron los autores, liderados por Jasper van Wezel, fue diseñar un “análogo cuántico”: un sistema físico que imita el comportamiento matemático de un horizonte de sucesos, esa frontera invisible que marca el punto de no retorno alrededor de un agujero negro: una vez lo atraviesas estás condenado a caer en su interior.

El equipo de van Wezel utilizó una cadena de átomos dispuestos de forma tal que los electrones que se mueven por ella obedecen reglas similares a las de las partículas que caen en un agujero negro. Para lograrlo, manipularon la interacción entre los átomos hasta que se generó un “punto de no retorno”: una región de la cadena donde la energía de los electrones no podía escapar hacia atrás. En términos simples, un lugar que se comporta como un horizonte de sucesos.

Este tipo de sistemas se conocen como análogos de agujeros negros. No son objetos astronómicos, pero reproducen sus efectos con otras “materias primas”: ondas de sonido en un fluido, electrones en un material, o incluso pulsos de luz en fibras ópticas. La idea es que, si las matemáticas coinciden, el comportamiento debería imitar al del cosmos.

Lo sorprendente fue que este agujero negro artificial comenzó a emitir un tipo de radiación. No es casualidad: ya en 1974, Stephen Hawking predijo que los agujeros negros reales no son completamente oscuros. Según su teoría, debido a los efectos cuánticos del vacío, deben emitir un tenue brillo conocido como radiación de Hawking.

Detectar esa radiación en el espacio es casi imposible: un agujero negro estelar emite menos calor que el fondo cósmico de microondas, esa radiación fósil del Big Bang que llena el universo. Pero en laboratorio, con los análogos, sí podemos ver destellos que imitan este fenómeno.

El experimento mostró que, al crear el horizonte de sucesos en la cadena atómica, aparecía una emisión de energía con propiedades similares a las descritas por Hawking. En otras palabras: un agujero negro sintético empezó a “brillar”.

El hallazgo es crucial porque la radiación de Hawking es una de las piezas más buscadas de la física moderna: conecta la relatividad general (la teoría que describe la gravedad) con la mecánica cuántica (la que describe lo infinitamente pequeño). Es decir, apunta hacia la esquiva “teoría cuántica de la gravedad” que unificaría las leyes del cosmos.

Si estos análogos permiten estudiar esa radiación en condiciones de laboratorio, los físicos tendrán un banco de pruebas para explorar lo que hasta ahora solo eran cálculos en pizarras.

Lo más asombroso es que este horizonte artificial cabe en una mesa de laboratorio. A diferencia de los agujeros negros reales, que devoran estrellas, aquí hablamos de átomos cuidadosamente alineados en un material sólido. Y, sin embargo, el resultado reproduce algunas de las paradojas más profundas del universo.En cierto modo, los físicos han construido un pequeño “universo de bolsillo” donde se puede estudiar el nacimiento (y quizá algún día morir) un agujero negro.

La meta ahora es refinar el experimento para confirmar si el brillo detectado es, de verdad, un análogo fiel de la radiación de Hawking, o si es un efecto cuántico distinto. Sea cual sea el resultado, lo cierto es que estamos cada vez más cerca de comprobar en laboratorio ideas que, hasta hace poco, parecían confinadas a los confines del espacio y a las páginas de la ciencia ficción.

Si un agujero negro real del tamaño del Sol emitiera radiación de Hawking, brillaría menos que el calor de un cubito de hielo derritiéndose en la oscuridad del espacio. En el laboratorio, la señal detectada fue del mismo orden: un destello tan tenue que ni siquiera podría calentar una mota de polvo.