Primera observación de la radiación de Hawking en un laboratorio

Desde hace algún tiempo, los astrónomos han estado explorando los cielos en busca de signos de la llamada radiación de Hawking. Hasta ahora, no han encontrado nada.

Pero ahora, parece que alguien se les ha  adelantado y ha sido un grupo de físicos que dicen haber recreado la radiación de Hawking en un laboratorio. Estos chicos parece que pueden producir la radiación de Hawking de forma clara, lo que confirmaría la predicción de Hawking. He aquí cómo lo hicieron.

Los físicos desde hace mucho tiempo saben que a escala microscópica, las partículas saltan dentro y fuera de la existencia. Estas partículas se conforman en pares partícula-antipartícula y se aniquilan mutuamente rápidamente, devolviendo su energía al vacío.

la predicción de Hawking llegó tras pensar en lo que podría suceder a pares de partículas que se formaran en el borde de un agujero negro. El genio inglés se dio cuenta de que si uno de los miembros de la pareja cruzara el horizonte de sucesos, nunca podría volver. Sin embargo, su socio en el otro lado sería libre de irse.

Para un observador sería como si el agujero negro produjera  un flujo constante de partículas cuánticas, es lo que se conoce como radiación de Hawking.

Desde entonces, otros físicos han señalado que los agujeros negro no son el único lugar donde los horizontes de sucesos se pueden formar. Cualquier medio en el que las ondas viajan puede apoyar un horizonte de sucesos y, en teoría, debería ser posible ver a la radiación de Hawking también en ellos.

Hoy en día, Franco Belgiorno en la Universidad de Milán y algunos compañeros dicen que han producido la radiación de Hawking mediante el disparo de un pulso láser intenso a través de un material llamado “no lineal”, que es aquel en la que la propia luz cambia el índice de refracción del medio.

A medida que el pulso se mueve a través del material, también lo hace el cambio en el índice de refracción, creando una especie de ola  en la que el índice de refracción es mucho mayor que en el material circundante.

Este aumento en el índice de refracción hace que cualquier luz enviada se ralentice. “Al elegir las condiciones apropiadas, es posible llevar las ondas de luz a un punto muerto”, dicen Belgiono. Esto crea un horizonte, en el cual la luz no puede penetrar, lo que los físicos llaman un agujero blanco, lo contrario de un agujero negro.

Los agujeros blancos no son tan diferentes a los agujeros negro (de hecho, la teoría de Hawking sostiene que son formalmente equivalentes). Y no es difícil imaginar lo que ocurre con los pares de partículas que se forman en este tipo de horizonte. Si uno de los dos cruza el horizonte, no pueden progresar y queda atrapado. El otro es libre de irse. Así que el horizonte debe parecer como si se estuviera generando partículas cuánticas.

Es esta radiación la que Belgiorno y su equipo dicen haber visto en forma de infrarrojos  a través de un trozo de silicio fundido. El pulso láser que enviaron tiene una frecuencia de 1055nm pero la luz que ven emitida en ángulo recto tiene una longitud de onda de alrededor de 850 nm.

Por supuesto, la gran pregunta es si la luz emitida es generada por algún otro mecanismo como la radiación Cerenkov, la dispersión o, en particular, la fluorescencia, que es la más difícil de descartar.

Sin embargo, Belgiorno y su equipo dicen que se puede descartar todas estas fuentes de luz para la radiación que ven. En particular la luz fluorescente está bien caracterizado y difiere en varios aspectos importantes de las emisiones que ven. Por lo tanto, concluyen, deben estar viendo la radiación de Hawking.

Esa es una afirmación sorprendente y que muchos físicos quieren comprobar sobre antes de hacer descorchar la botella de champán.

¿Por qué es importante? Una de las razones es que la radiación de Hawking es la única manera conocida en que agujero negro se evapora y por lo que una prueba de su existencia tendría efectos profundos en la cosmología y nos daría una pista sobre como acabará el universo.

Y ahora que ha sido observada una vez, se espera una ola de anuncios de otros  investigadores que hayan repetido el resultado.

El archivo completo puede ser consultado en ArXiv: arxiv.org/abs/1009.4634: Hawking Radiation From Ultrashort Laser Pulse Filaments

Enlace original: First observation of Hawking radiation