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Agujeros blancos y fregaderos de cocina
Abra el grifo de la cocina y el flujo constante de agua se extenderá en un disco circular delgado cuando golpee el fregadero. Este disco tiene una propiedad inusual: está rodeado por un labio circular, donde la altura del agua cambia repentinamente.
Este llamado salto hidráulico ha desconcertado a los físicos durante al menos cien años (John Strutt, también conocido como Lord Rayleigh, publicó la primera descripción matemática del fenómeno en 1914). Este tipo de problemas hidrodinámicos son muy difíciles de abordar.
En los últimos años se ha intensificado el estudio de los saltos hidráulicos. Esto se debe a que varios físicos han señalado que los saltos hidráulicos son ejemplos de objetos mucho más exóticos: agujeros blancos, el equivalente en tiempo inverso de los agujeros negros. (Un agujero blanco es una región que puede emitir ondas y partículas, pero cuyas ondas y partículas no pueden entrar). Si bien esa es una conjetura interesante, nadie ha presentado una prueba experimental.
Hasta ahora. Hoy, Gil Jannes de la Universite de Nice Sophia Antipolis en France et amis proporciona exactamente la prueba que todo el mundo ha estado buscando. Existe un agujero blanco si el flujo de agua a través del salto hidráulico es más rápido de lo que pueden viajar las olas. Esto significa que las olas pueden escapar del agujero pero no pueden entrar contra el flujo.
Pero demostrar esto es complicado. El problema se reduce a medir estas dos propiedades características del agujero blanco: el flujo de agua en el disco circular y la velocidad a la que viajan las ondas en la superficie de esta agua.
El problema es que la capa de agua es fina como una oblea, lo que dificulta la medición con precisión.
Sin embargo, Jannes y compañía tienen una forma de solucionar este problema. En lugar de medir estas dos propiedades directamente, es posible encontrar su relación midiendo el cono de Mach asociado con el flujo supercrítico en la región interna del salto.
Eso suena complejo, pero en realidad es sencillo. Introduce tu dedo en el disco plano de agua y el flujo en forma de V a su alrededor es el cono de Mach. El ángulo de esta forma de V es el valor crítico que necesita medir (ver imagen).
Jannes et amis dicen que sus medidas prueban por primera vez que el salto circular es tan exótico como todos suponían. Proporcionamos una demostración experimental de que el salto hidráulico circular representa un agujero blanco hidrodinámico, dicen.
Ese es un resultado asombroso. Significa que es posible reproducir las características de los objetos más exóticos del universo en el fregadero de tu cocina. ¡Frio!
Ref: arxiv.org/abs/1010.1701 : El salto circular es un agujero blanco