El principal obstáculo para la investigación en física fundamental es la incapacidad de probar
¿Qué predijo Hawking?
En 1974, Stephen Hawking sorprendió a los físicos en todo.mundo, afirmando que la fuerza gravitacional extrema en los horizontes de sucesos de los agujeros negros creará partículas virtuales. Las emitirán hasta que se queden sin energía y se evaporen por completo.
Antes de que a Hawking se le ocurriera su revolucionarioEn teoría, los agujeros negros se consideraban objetos negros ideales de los que ninguna partícula podía escapar. Sin embargo, el físico está seguro de que tienen su propia radiación. Básicamente, se trata de un proceso cuántico de radiación térmica que los agujeros negros emiten espontáneamente. Así, la masa de los agujeros negros y su energía de rotación disminuyen gradualmente. Como resultado, pueden desaparecer por completo.
¿Qué es el efecto Unruh?
Efecto batano Davis Unruh por primera vezpropuesto en los años 1970. Ésta es una de las muchas predicciones de la teoría cuántica de campos. Según él, el vacío no existe. De hecho, cualquier “bolsillo” de espacio está lleno de infinitas vibraciones a escala cuántica. Si se les da suficiente energía, “explotan” espontáneamente en pares partícula-antipartícula, que casi de inmediato se aniquilan entre sí. Según la teoría, cualquier partícula, ya sea materia o luz, es simplemente una excitación localizada de este campo cuántico.
¿Qué tienen en común?
El efecto Unruh causa espacio.Alrededor de objetos que aceleran rápidamente parece estar lleno de decenas de partículas virtuales que les dan su brillo. Debido a que está estrechamente relacionada con la radiación de Hawking, en la que las partículas aparecen espontáneamente en los bordes de los agujeros negros, los científicos han tratado durante mucho tiempo de detectar una como un indicio de la existencia del otro. Pero esto es imposible de hacer. En cualquier caso, eso es lo que pensaban antes los físicos.
¿Por qué es difícil demostrarlos?
Similar a probar la radiación de HawkingRequiere un agujero negro, el efecto Unruh requiere enormes aceleraciones para producir un brillo que pueda verse. Se pensaba que era tan débil que no podía medirse con la tecnología moderna.
Según la teoría cuántica, un átomo estacionario puedeaumenta su energía sólo cuando un fotón real excita uno de sus electrones. Sin embargo, para un átomo en aceleración, las fluctuaciones del campo cuántico pueden “parecer” fotones reales. Desde su “punto de vista”, se moverá a través de una colección de partículas de luz cálida que calientan el átomo. Esta calidez puede ser un signo revelador del efecto Unruh.
El problema es cuál es la aceleración para llegarimposible incluso en el Gran Colisionador de Hadrones. Un átomo debe acelerar a la velocidad de la luz en menos de una millonésima de segundo, mientras experimenta una fuerza de mil billones de metros por segundo cuadrado, para emitir suficiente luz que los detectores modernos puedan detectar.
En palabras simples, para ver este efecto detrásun corto período de tiempo, solo necesitas una aceleración increíble. Si usamos las velocidades disponibles para la humanidad, entonces tendremos que esperar más tiempo del que existe en el Universo.
¿Qué experimento se les ocurrió a los científicos?
Sin embargo, los físicos descubrieron cómo experimentar conEfecto unruh utilizando láseres de alta intensidad. Resultó que si actúan sobre una partícula acelerada, el efecto aumentará tanto que se podrá medir. Los científicos también descubrieron que es posible hacer transparente la materia acelerada equilibrando delicadamente la aceleración y la desaceleración de las partículas.
¿Cómo funcionará?
Las fluctuaciones cuánticas se vuelven densasgracias a los fotones. Esto significa que un átomo obligado a moverse en el vacío bajo la influencia de una luz láser de alta intensidad podría teóricamente causar el efecto Unruh incluso con aceleraciones bastante bajas. El problema es que el átomo también puede interactuar con la luz láser, absorbiéndola y, por lo tanto, aumentando su nivel de energía. El calor generado acabará amortiguando el efecto Unruh.
Pero los físicos han encontrado una solución para hacerLos fotones son invisibles. Si un átomo tiene que “vadear” a través de un campo de fotones, es posible que no “vea” fotones de cierta frecuencia, lo que los hará prácticamente invisibles para el átomo. Con el tiempo, combinando secuencialmente todas estas soluciones, los científicos podrán probar el efecto Unruh en una frecuencia de luz específica.
¿Cuál es el resultado final?
Dar vida al experimento no será fácil. Los científicos construirán un acelerador de partículas de laboratorio que acelerará un electrón a la velocidad de la luz irradiándolo con un haz de microondas. Si descubren el efecto, realizarán experimentos con él que encontrarán una conexión entre la teoría de Einstein de Relatividad y mecánica cuántica. Este es uno de los mayores problemas de la física. Además, al observar el efecto Unruh, los científicos confirmarán la exactitud de Hawking sobre los agujeros negros.
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