El primer «huracán cuántico» de su tipo establece un récord en la simulación de un agujero negro

Un vórtice de superfluidos controlado en laboratorio está ayudando a los físicos a aprender más sobre el comportamiento de los agujeros negros.

El vórtice generado por el helio enfriado a sólo una fracción por encima del cero absoluto imita el entorno gravitacional de estos objetos con tanta precisión que ofrece una visión sin precedentes de cómo se atrae y distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor.

«El uso de helio superfluido nos ha permitido estudiar pequeñas ondas superficiales con mayor detalle y precisión que nuestros experimentos anteriores en el agua». explica el físico Patrick Savantara de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido, quien dirigió la investigación.

«Debido a que la viscosidad del helio superfluido es tan pequeña, pudimos investigar cuidadosamente su interacción con el ciclón superfluido y comparar los resultados con nuestras propias predicciones teóricas».

Los agujeros negros son posiblemente los objetos más extraños y extremos de todo el universo que contiene cosas muy extrañas. También es difícil estudiar. No emiten ninguna radiación que podamos detectar; Sólo podemos ver la luz del espacio que los rodea directamente. Pero disponemos de algunos estudios teóricos muy buenos que pueden describir con bastante precisión el comportamiento observado.

Una forma de aprender más sobre ellos es crear análogos de los agujeros negros. Se trata de experimentos que pueden recrear la teoría de los agujeros negros para dilucidar otros aspectos de su comportamiento. Un tipo análogo de agujero negro es un vórtice o vórtice.

Cualquier materia que se acerque lo suficiente al agujero negro comienza a girar a su alrededor y luego cae sobre él, como agua que se arremolina y borbotea por un desagüe.

READ  'Increíble' burbuja de gas caliente vista deslizándose alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea

Esta comparación es tan acertada que los científicos han construido vórtices de agua para estudiar el comportamiento de los agujeros negros. Sin embargo, Savantara y sus colegas querían ir un paso más allá y utilizar helio ultrafluido.

Se trata de un isótopo de helio (helio-4) que ha sido enfriado a -271°C (-456°F), justo por encima Cero absoluto. A esta temperatura tan fría, los bosones del helio-4 disminuyen su velocidad lo suficiente como para interferir y comportarse como un único superátomo: un fluido viscoso o superfluido.

El experimento del equipo, con un vórtice que gira alrededor de helio superfluido. (Leonardo Solidoro)

El equipo utilizó las inusuales propiedades cuánticas del superfluido helio-4 para generar una especie de «tornado cuántico».

«El helio superfluido contiene pequeños objetos llamados vórtices cuánticos, que tienden a separarse unos de otros». “Svančara dice. «En nuestra configuración, pudimos confinar decenas de miles de estos cuantos en un cuerpo compacto que se asemeja a un mini-tornado, logrando un flujo de vórtice de fuerza récord en el mundo de los fluidos cuánticos».

Al estudiar este tornado, los investigadores pudieron identificar similitudes entre el flujo del vórtice y el efecto de un agujero negro giratorio en el espacio-tiempo curvo que lo rodea. En particular, los investigadores observaron ondas estacionarias similares a las de un agujero negro. Países restringidosLa excitación es similar a la de un agujero negro recién formado.

Y esto es sólo el principio. Ahora que los investigadores han demostrado que su experimento funciona como pretendían, el vórtice está preparado para abrir un nuevo campo en la ciencia de los agujeros negros.

“Cuando notamos por primera vez firmas claras de la física de los agujeros negros en nuestra investigación inicial Experimento analógico en 2017.Fue un momento fascinante para comprender algunos fenómenos extraños que a menudo son difíciles, si no imposibles, de estudiar de otra manera. dice la física Silke Weinfurtner De la Universidad de Nottingham.

READ  La NASA advierte de un asteroide gigante de 160 pies de altura que se dirige hacia la Tierra hoy

«Ahora, con nuestro experimento más sofisticado, hemos llevado esta investigación al siguiente nivel, lo que eventualmente puede llevarnos a predecir cómo se comportan los campos cuánticos en el espacio-tiempo curvo alrededor de los agujeros negros astrofísicos».

La investigación fue publicada en naturaleza.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *