La Relatividad General y la Mecánica Cuántica constituyen los dos pilares básicos de la concepción moderna, surgida a principios del siglo XX, del mundo físico. Mientras la Relatividad General explica la interacción gravitatoria, que domina nuestro Universo a grandes escalas, la Mecánica Cuántica lo hace con el resto de interacciones fundamentales, que dominan la física a nivel microscópico. Sin embargo, estas dos teorías son, desgraciadamente, incompatibles. La cuantización perturbativa de la Relatividad General conduce, al contrario que para las teorías gauge que describen las interacciones electrodébil y fuerte, a inconsistencias insalvables. Unificarlas es uno de los mayores retos de la física actual.
La predicción física más importante en la que se combina la Relatividad General y la Mecánica Cuántica es la que descubrió Hawking en 1974. Los agujeros negros, consecuencia inevitable del colapso gravitatorio para estrellas suficientemente masivas, poseen unas propiedades físicas fascinantes. Clásicamente son objetos que están aislados del resto del Universo. Poseen un "horizonte de sucesos'' que impide conectar causalmente su interior con el exterior. Además, en su interior existe necesariamente una singularidad donde la propia Relatividad General pierde su validez.
En 1974 Hawking descubrió que, por efectos cuánticos, los agujeros negros no son realmente negros. Por el contrario, emiten un flujo continuo de radiación térmica caracterizada por una temperatura fijada por su masa, momento angular y carga. Este sorprendente resultado permitió, sin embargo, unificar de manera muy elegante y robusta la física de los agujeros negros con la termodinámica, como había sugerido previamente Bekenstein. La confluencia en un mismo escenario de fenómenos gravitatorios y cuánticos, sorprendentemente conectados por la termodinámica, puso de manifiesto que los agujeros negros no son sólo unos objetos astrofísicos exóticos, sino que representan un reto a nuestro entendimiento de la naturaleza y las interacciones que la gobiernan.
El profesor Sam Braunstein, del Departamento de Informática de la Universidad de York, y el físico Arun Pati, del Instituto de Física de la Academia Sainik en Bhubaneswar, India, han establecido que la información cuántica no puede ser "ocultada" de forma convencional, o, según las palabras de Braunstein, "la información cuántica se puede mover pero no esconder".
Este resultado da una sorprendente y nueva vuelta de tuerca a uno de los grandes misterios sobre los agujeros negros.
La información convencional (clásica) puede desaparecer de dos maneras: o moviéndose a otro lugar (por ejemplo por Internet) o "escondiéndola", como en un mensaje codificado. En un buen ejemplo de ocultación clásica de la información, ésta no reside ni en el mensaje codificado ni en la clave para descifrarlo sino en las correlaciones entre ambos.
Durante décadas, los físicos han creído que ambos mecanismos eran aplicables también a la información cuántica, pero Braunstein y Pati han demostrado que si la información cuántica desaparece de un lugar, tiene que haberse movido a alguna otra parte.
En su estudio, Braunstein y Pati emplean su "teorema de la imposibilidad de ocultación" para estudiar también los agujeros negros que, en la Teoría de la Relatividad de Einstein, se caracterizan por tragar cualquier cosa que se encuentre demasiado cerca.
A mediados de los años setenta, Stephen Hawking mostró que los agujeros negros se evaporan con el tiempo en un flujo continuo de radiación, sin rasgos distintivos, que no contiene información. Pero si un agujero negro se evapora por completo ¿dónde ha ido a parar la información sobre él? Esta pregunta planteada hace mucho tiempo se conoce como la paradoja de la información del agujero negro.
Ahora, Braunstein y Pati han excluido la posibilidad de que la información pueda escapar del agujero negro, sino que de algún modo se esconde en las correlaciones entre la radiación de Hawking y el estado interno del agujero negro. El resultado de Braunstein y Pati demuestra que la paradoja de la información del agujero negro es aún más compleja que lo estimado previamente.
"Nuestro resultado demuestra que uno de los enfoques no funciona: o la mecánica cuántica o el análisis de Hawking, pero no se decanta hacia alguna de estas dos posibilidades", explica Pati.
"El teorema de la imposibilidad de ocultación proporciona una nueva perspectiva sobre las diferentes leyes que gobiernan la información clásica y la cuántica. Demuestra que ahí tiene que existir una nueva física", argumenta Braunstein.
1 comentario:
Aleatorias ondulaciones provocadas en el fluido cuántico, expresión de las cuasi-partículas constitutivas de las nebulosas estelares, estrellas, galaxias y planetas, un proceso que ilustra la segunda ley de la termodinámica, terminan su recorrido cósmico irremediablemente absorbidas -como hubiera podido explicar Einstein- por uno tras otro agujeros negros. La lectura de la publicación "www.elvacioesmateria.es", que recoge la conformación cósmica, explica sin ambigüedades, cómo aquellas primeras cuasi-partículas (ondulaciones del espacio aparentemente vacío) sufrirán final e irremediablemente su destrucción, "planchadas", valga decir, a su paso por la línea (horizonte de sucesos) tal como hace ver el modelo cósmico dado en llamar Ciclos Galácticos.
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