Primera observación de radiación de Hawking

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

Hoy en día, parece como si un grupo de físicos los hubiera golpeado al pie de la letra que dicen que han creado radiación de Hawking en su laboratorio. Estos tipos creen que pueden producir radiación de Hawking de una manera repetible e inequívoca, lo que finalmente confirma la predicción de Hawking. Así es como lo hicieron.

Los físicos se han dado cuenta desde hace mucho tiempo de que, en la escala más pequeña, el espacio se llena con un burbujeante tumulto de partículas que entran y salen de la existencia. Estas partículas se forman como pares partícula-antipartícula y se aniquilan rápidamente, devolviendo su energía al vacío.

La predicción de Hawking surgió al pensar en lo que podría suceder con los pares de partículas que se forman en el borde de un agujero negro. Se dio cuenta de que si uno de los dos cruzaba el horizonte de eventos, nunca podría regresar. Pero su socio del otro lado sería libre de irse.

Para un observador, parecería que el agujero negro estuviera produciendo un flujo constante de partículas cuánticas, lo que se conoció como radiación de Hawking.

Desde entonces, otros físicos han señalado que los agujeros negros no son el único lugar donde se pueden formar los horizontes de eventos. Cualquier medio en el que viajen las ondas puede soportar un horizonte de eventos y, en teoría, también debería ser posible ver la radiación de Hawking en estos medios.

Hoy, Franco Belgiorno de la Universidad de Milán y algunos amigos dicen que han producido radiación de Hawking al disparar un pulso láser intenso a través de un material llamado no lineal, es decir, uno en el 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 onda de arco en la que el índice de refracción es mucho más alto que el material circundante.

Este aumento en el índice de refracción hace que la luz que entra en él se ralentice. Al elegir las condiciones adecuadas, es posible detener las ondas de luz, dicen Belgiono y compañía. Esto crea un horizonte más allá del cual la luz no puede penetrar, lo que los físicos llaman un horizonte de sucesos de agujero blanco, el inverso de un agujero negro.

Los agujeros blancos no son tan diferentes a los agujeros negros (de hecho, Hawking sostiene que son formalmente equivalentes). Y no es difícil imaginar qué sucede con los pares de partículas que se forman en este tipo de horizonte. Si uno de los dos cruza el horizonte, no puede avanzar y queda atrapado. El otro es libre de irse. Por tanto, el horizonte debería verse como si estuviera generando partículas cuánticas.

Es esta radiación la que Belgiorno y compañía dicen haber visto al observar desde un lado cómo un pulso de láser infrarrojo de alta potencia atraviesa un trozo de sílice fundida. Su pulso tiene una frecuencia de 1055 nm, 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 se genera por algún otro mecanismo como la radiación de Cerenkov, la dispersión o, en particular, la fluorescencia, que es el más difícil de descartar.

Sin embargo, Belgiorno y sus amigos dicen que pueden descartar todas estas fuentes de luz por la radiación que ven. En particular, dicen que la luz fluorescente está bien caracterizada y que se diferencia de varias formas significativas de las emisiones que ven. Por lo tanto, deben estar viendo la radiación de Hawking, concluyen.

Esa es una afirmación asombrosa y una que muchos físicos querrán verter antes de hacer estallar los corchos de champán.

¿Por qué es importante? Una razón es que la radiación de Hawking es la única forma conocida en la que los agujeros negros pueden evaporarse y, por lo tanto, una prueba de su existencia tendrá efectos profundos para la cosmología y la forma en que terminará el universo.

Y ahora que se ha observado una vez, espere una serie de otros anuncios mientras los investigadores se apresuran a repetir el resultado.

Ref: arxiv.org/abs/1009.4634 : Radiación de Hawking de filamentos de pulso láser ultracortos

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