Qué es el «pelo cuántico» de los agujeros negros y por qué puede ser la respuesta a la paradoja de Stephen Hawking
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Científicos dicen haber resuelto una de las mayores paradojas de la ciencia identificada por primera vez por Stephen Hawking, quien destacó el hecho de que los agujeros negros se comportan de una manera que enfrenta a dos teorías fundamentales.
Los agujeros negros son estrellas muertas que colapsaron y tienen una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Una nueva investigación afirma haber resuelto la paradoja, al mostrar que los agujeros negros tienen una propiedad a la que llaman «cabello o pelo cuántico».
«¡El problema ha sido resuelto!», señaló mucha satisfacción el profesor Xavier Calmet, de la Universidad de Sussex, Reino Unido.
Teorema del no pelo
En el corazón de la paradoja hay un problema que ha amenazado con socavar dos de las teorías más importantes de la física. La teoría general de la relatividad de Einstein dice que la información sobre lo que entra en un agujero negro no puede salir, pero la mecánica cuántica dice que eso es imposible.
Calmet y sus colegas dicen que han demostrado que los constituyentes de la estrella dejan una huella en el campo gravitatorio del agujero negro.
Hawking destacó el hecho de que los agujeros negros se comportan de una manera que enfrenta a dos teorías fundamentales. / Getty Images
Los científicos llamaron a esta huella «cabello cuántico» porque su teoría reemplaza una idea anterior llamada el «teorema de la ausencia de pelo»o «del no pelo» (del inglés, no hair theorem) desarrollado por el profesor John Archibald Wheeler de la Universidad de Princeton, en Nueva Jersey, en la década de 1960.
A Wheeler se le ocurrió el nombre porque transmite la descripción matemática de un agujero negro: una entidad que tiene masa, carga y gira, pero que, por lo demás, no tiene otras características físicas. Es «calva» por decirlo de alguna manera.
Simple y elegante
El «teorema del sí pelo» del profesor Calmet, publicado en la revista Physical Review Letters, es revolucionario. Afirma resolver la paradoja de Hawking que ha preocupado profundamente a los físicos desde que Hawking la inventó en la década de 1970.
La paradoja planteó la posibilidad de que la mecánica cuántica o la relatividad general pudieran ser defectuosas, lo cual es una perspectiva aterradora para los físicos teóricos porque son los pilares gemelos sobre los que descansa la mayor parte de nuestra comprensión del universo. Esta nueva teoría dice resolver la paradoja al cerrar la brecha entre la relatividad general y la mecánica cuántica.
La noción de cabello cuántico permite que la información sobre lo que entra en un agujero negro vuelva a salir sin violar ninguno de los principios importantes de ninguna de las dos teorías. Es una solución simple y elegante.
La teoría general de la relatividad de Einstein dice que la información sobre lo que entra en un agujero negro no puede salir, pero la mecánica cuántica dice que eso es imposible. / Getty Images
«Pero va a tomar un tiempo para que la gente la acepte», dice Calmet. Eso es porque es un gran problema en el mundo de la física teórica.
Problema resuelto
«A Hawking se le ocurrió la paradoja en el año en que nací», cuenta Calmet. Desde entonces, muchos físicos famosos de todo el mundo han estado trabajando en ello, proponiendo cosas muy dramáticas para explicarlo, incluidos algunos que sugirieron que algunos aspectos de la mecánica cuántica estaban equivocados.
«Por lo tanto, la gente tardará un tiempo en aceptar que no se necesita una solución radical para resolver el problema», explicó el científico.
Si el teorema de la presencia de pelo resiste el escrutinio, Calmet dice que podría ser el primer paso para conectar las teorías de la relatividad, que se refieren a la gravedad y la mecánica cuántica, que se centran en gran medida en las otras tres fuerzas de la naturaleza, que son el electromagnetismo y dos fuerzas nucleares. «Una de las consecuencias de la paradoja de Hawking fue que la relatividad general y la mecánica cuántica eran incompatibles. Lo que estamos descubriendo es que son muy compatibles».
El equipo de investigación, que también incluye al profesor Roberto Casadio de la Universidad de Bolonia, Italia, y al profesor Stephen Hsu de la Universidad Estatal de Michigan, en Estados Unidos, se basó en el trabajo del profesor Suvrat Raju del Centro Internacional de Ciencias Teóricas, en Bengaluru, India. Raju cree que juntos han resuelto la paradoja de Hawking.
«En los últimos años, se ha reconocido que el teorema de la ausencia de cabello fallaba debido a los efectos cuánticos y esto resuelve la paradoja de Hawking», dijo.
Fuente: BBC Mundo