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La mecánica cuántica arroja luz sobre los agujeros negros: ¿se puede escapar de ellos?

Publicado: 3 ago 2012 21:00 GMT | Última actualización: 3 ago 2012 21:13 GMT

La mayoría de la personas dirá que lo que saben sobre agujeros negros es que nada ni nadie puede escapar a ellos, hasta la luz.

NASA
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Sin embargo, este principio básico de nuestros modestos conocimientos sobre los agujeros negros ha sido desmentido por la teoría de la mecánica cuántica, asegura el físico Edward Witten, del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (el mismo en el que trabajó Einstein), en su ensayo publicado este jueves en la revista 'Science'.

Según el 'cuadro clásico', los agujeros negros son objetos de increíble densidad, dentro de los cuales el espacio y el tiempo están tan retorcidos y combados que nada es capaz de escapar de sus brazos gravitacionales.

En un podcast (archivo de sonido) de su artículo Witten asegura que lo que se deprende de la teoría de la relatividad general clásica "es que pueden absorber todo lo que pase cerca de ellos y no emiten nada", pero que, sin embargo, "la mecánica cuántica no permite que existan objetos como estos”, dice.

En otro ensayo de la misma publicación, el físico teorético Kip Thorne, de la Universidad de Caltech, describe los agujeros negros como “objetos que consisten completamente y solamente de espacio-tiempo curvado”. Según este reconocido experto en agujeros negros, los objetos muy masivos, como los cúmulos en los que se agrupan miles de galaxias o las estrellas de neutrones, deforman el espacio-tiempo por efecto de su gravedad, hasta el punto de que, en ocasiones, la gravedad es tan intensa que el tejido del espacio tiempo se curva infinitamente, y es eso lo que ocurre en los agujeros negros.

Y este cuadro ya contradice las leyes de la mecánica cuántica que rigen el Universo.

“Según la mecánica cuántica, si alguna reacción es posible, será posible también una reacción opuesta”, explica Witten. “El proceso debe ser reversible […]. De este modo, si alguna persona puede ser devorada por un agujero negro para crear un agujero negro ligeramente más pesado, este agujero negro de mayor peso deberá ser capaz de 'escupir' a esta persona y así convertirse en un agujero negro un poco más ligero. Sin embargo se considera que nada es capaz de escapar de un agujero negro”.

A primera vista, esto implica que los agujeros negros no pueden ser descritos por la mecánica cuántica porque Witten dice que “la mecánica cuántica no permite que un objeto solo absorba sin emitir, o que solo emita sin absorber”.

Para solucionar este dilema el físico Jacob Bekenstein ofreció hace 40 años una idea que relacionaba los agujeros negros con la termodinámica y la mecánica estadística. Poco más tarde, Stephen Hawking descubrió la llamada radiación de Hawking de los agujeros negros.

Para explicar estos conceptos, Witten recurre a un ejemplo de la vida cotidiana: una taza de café caliente que se derrama por el suelo. "En la práctica, nunca observamos que el agua salte del suelo y se vuelva a meter en la taza. Los físicos del siglo XIX introdujeron el concepto de entropía para describir este proceso termodinámico que no puede ocurrir. Ahora bien, la mecánica estadística nos explica la termodinámica y nos dice que este proceso puede ocurrir, aunque es muy poco probable en objetos macroscópicos y por eso no lo observamos”, explica.
 
“Observar la radiación de Hawking,” dice Witten, “es imposible en agujeros negros astronómicos porque están demasiado lejos y porque son demasiado grandes para emitir una radiación apreciable.

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