Los agujeros negros en el estado cuántico superan los límites de lo extraño

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El Universo nos revela que siempre es más extraño, misterioso y fascinante de lo que la mayoría de nosotros podíamos haber imaginado: un nuevo estudio ha descubierto que los agujeros negros, afectados por el fenómeno de la superposición cuántica, pueden tener masas muy diferentes al mismo tiempo. : extrapolando esta idea a una persona, significaría que puede ser alto y bajo o ancho y delgado al mismo tiempo. Esta situación, tan desconcertante para nuestro entendimiento, arraigada en la física tradicional, podría ser la realidad de los agujeros negros cuánticos.

La investigación realizada por un equipo de físicos teóricos dirigido por la Universidad de Queensland en Australia ha confirmado las extrañas propiedades cuánticas que exhiben los agujeros negros bajo ciertas condiciones, incluida su aterradora capacidad de tener diferentes masas simultáneamente.

El grupo de científicos, dirigido por Joshua Foo, realizó cálculos que revelan sorprendentes fenómenos cuánticos relacionados con los agujeros negros. Según un comunicado de prensa, si bien sabemos que los agujeros negros son quizás los objetos cósmicos más intrigantes del Universo, aún no se ha determinado si exhiben algunos de los comportamientos extraños y maravillosos de la física cuántica.

¿Diferentes masas al mismo tiempo?

Un agujero negro se forma cuando la gravedad comprime una gran cantidad de materia increíblemente densa en un espacio diminuto, desarrollando una atracción gravitatoria tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ese punto del cosmos. Sin embargo, se supone que en este contexto tan diferente de la realidad que conocemos, las propiedades de la materia siguen, al menos a grandes rasgos, patrones lógicos según nuestra visión, de tal forma que un objeto no puede tener dos masas diferentes al mismo tiempo. Reporte del clima.

Sin embargo, los científicos australianos, que publicaron recientemente el nuevo estudio en la revista Physical Review Letters, creen haber demostrado exactamente lo contrario: afectados por el fenómeno de la superposición cuántica, los agujeros negros pueden tener masas muy diferentes al mismo tiempo, rompiendo con todo. los patrones que nuestro cerebro puede llegar a entender.

En otras palabras, significaría que si se aplicara la misma propiedad a cualquier objeto o estructura presente en nuestra realidad, ese objeto podría ser alto y bajo al mismo tiempo o, quizás, delgado y ancho al mismo tiempo. . La superposición cuántica es un estado en el que las partículas, en una escala cuántica, pueden existir en múltiples estados al mismo tiempo. Sin embargo, hasta ahora esta compleja idea parecía ser patrimonio exclusivo de los fenómenos cuánticos, hasta entonces limitados, al menos en el imaginario colectivo, a experimentos de laboratorio.

¿Un camino posible hacia la anhelada “teoría del todo”?

Los investigadores también verificaron que los agujeros negros solo pueden tener masas que mantengan ciertos valores, es decir, deben estar dentro de ciertas bandas o proporciones, similares a los niveles de energía del trabajo de un átomo, por ejemplo. Esta condición había sido predicha por muchos de los «pioneros» de la física cuántica, como el físico Jacob Bekenstein. El modelo matemático desarrollado en el nuevo estudio muestra que las masas superpuestas en los agujeros negros están, de hecho, en ciertas bandas o proporciones.

Si se confirma esta teoría, una mejor comprensión de la naturaleza cuántica de los agujeros negros podría mostrarnos cómo dos concepciones científicas aparentemente opuestas, como la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general, pueden reconciliarse e incluso unificarse. Los dos explican perfectamente el mundo subatómico y el Universo visible, respectivamente, pero no pueden trabajar juntos.

Los nuevos conocimientos sobre los agujeros negros cuánticos deberían al menos acercarlos lo suficiente como para producir una gran teoría nueva sobre cómo funciona el Universo en todas las escalas, desde grandes estructuras cósmicas hasta partículas subatómicas. La llamada gravedad cuántica, un área de la física teórica que busca precisamente unificar la teoría cuántica con la relatividad general, sería la llave que abriría la puerta a una nueva gran revolución científica.

Referencia

Firmas cuánticas de superposiciones de masas de agujeros negros. Joshua Foo, Cemile Senem Arabaci, Magdalena Zych y Robert B. Mann. Cartas de Examen Físico (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.181301

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