Físicos españoles, a punto de demostrar la radiación de Hawking

Hace cuatro décadas, el astrofísico Stephen Hawking predijo que los agujeros negros, esas misteriosas regiones del espacio con una gravedad tan poderosa que deforma el espacio-tiempo, no lo «devoran» todo. Según su teoría, los agujeros podrían emitir espontáneamente pares de partículas. Una de ellas sería tragada, pero la otra escaparía hacia fuera, lo que un observador externo vería como una emisión espontánea de radiación, bautizada con el nombre de su descubridor.

Científicos de todo el mundo llevan décadas tratando de imitar este fenómeno en el laboratorio, con fibras ópticas, anillos de iones, polaritones (partículas híbridas de luz y materia) o condensados de Bose-Einstein (BEC, por sus siglas en inglés), que son gases de átomos fríos con el mismo estado cuántico.

Es también el objetivo de un equipo de físicos de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

«El problema es que esa emisión es muy débil. Si asociamos una temperatura a este espectro, sería muy pequeña, por lo que detectarla es una tarea casi imposible», admite Juan Ramón Muñoz de Nova, investigador del departamento de Física de Materiales de la UCM. «La ventaja de los condensados es que su temperatura es muy baja, por lo que se puede estudiar mejor la emisión del análogo de la radiación de Hawking», destaca Muñoz. «Además, se saben manipular bastante bien y se entiende muy bien cómo funcionan las excitaciones del sistema (fonones), que son el análogo de las ondas sonoras», añade. Con esta simulación, el sonido queda atrapado en una región supersónica de la misma manera que las partículas lo hacen en un agujero negro.

«Un hito mundial»

En un estudio publicado en New Journal of Physics, el físico, junto a Fernando Sols e Ivar Zapata, también investigadores de la UCM, han puesto a prueba dos criterios teóricos que tratan de detectar la presencia de esta radiación.

El primero, desarrollado por los propios autores, revela que se pueden medir violaciones de ciertas desigualdades matemáticas producidas por la emisión espontánea de radiación del agujero negro acústico. «Demostramos que dichas violaciones son únicamente atribuibles a la emisión espontánea de radiación y que no pueden deberse ni a la radiación térmica ni a las ondulaciones de la función de onda del propio condensado», afirma el físico.

El segundo de los criterios, diseñado por científicos italianos, se basa en detectar el entrelazamiento cuántico de los fonones, algo que existiría tras la emisión espontánea de radiación.

El siguiente paso ahora es probar estas técnicas teóricas en el laboratorio, algo que el científico español está llevando a cabo en Israel junto a Jeff Steinhauer, director del equipo en el Instituto Tecnológico de Israel (Techion), quien ha publicado un artículo en ArXiv donde afirma haberlo conseguido, un trabajo que, en estos momentos, está pendiente de revisión. «De confirmarse, supondría un hito a nivel mundial pues sería la primera observación hasta la fecha de la emisión espontánea de radiación de Hawking», avanza Muñoz.