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Tuesday, May 19, 2009

¿Son todas las partículas agujeros negros?


Evolución temporal para diagramas de Hawking embebidos y modelos SSGS.

Proponen una teoría muy especulativa según la cual las partículas elementales sería distintos estados de energía de miniagujeros negros.

Como no podemos investigar lo que ocurre a la escala de Planck el escenario es el idóneo para toda clase de teorías especulativas. De este modo han surgido las teorías de cuerdas, la gravedad cuántica de bucles o la de símplices causales. Pero el campo parece ser muy fructífero.

Ahora Donald Coyne, de UC Santa Cruz, y D. C. Cheng, de Almaden Research Center en San José (California), especulan que quizás todas las partículas conocidas estén hechas de distintos tipos de agujeros negros. Aunque la idea es muy especulativa afirman que merecería la pena explorarla en el LHC y en otros experimentos de Física de altas Energías.

El problema de la gravedad es que es muy diferente de las demás fuerzas. A escala astronómica tiene gran relevancia, pero a pequeñas escala se puede ignorar perfectamente, principalmente porque la masa de las partículas elementales es muy pequeña. Se cree que a muy altas energías o a distancias muy pequeñas (en la escala de Planck) la gravedad sería comparable a las demás fuerzas en intensidad y se produciría lo que se ha llamado “gran unificación”.

En esta nueva aproximación al problema los autores proponen un modelo de evaporación de agujeros negros que, bajo ciertas circunstancias, vendría a decir que ciertos miniagujeros negros serían indistinguibles de las partículas elementales.
La evaporación de agujeros negros es un fenómeno teórico conocido desde hace décadas. La formación espontánea de pares partículas-antipartículas virtuales (permitida por el principio de incertidumbre) justo en el borde del horizonte de sucesos puede dar lugar a que una de las partículas caiga en el agujero mientras que la otra, al no poderse aniquilar de nuevo, emerja como partícula real. La partícula que cae lleva masa negativa que hace que el agujero negro pierda masa. Para un observador externo es como si el agujero negro se fuera “evaporando”. El proceso es más importante cuanto más ligero es el agujero negro, que gracias a este efecto no sería tan negro como en una primera aproximación pudiera parecer. Esta visión de los agujeros negros es una visión termodinámica y permite asignar una entropía y una temperatura a los mismos.

Un tema que se ha debatido mucho en este campo es si la información se conserva a lo largo del proceso. Si arrojamos una enciclopedia al agujero negro, ¿emergerá la información contenida en la misma de alguna forma durante proceso de evaporación del agujero? En Física se ha asumido que la información siempre se conserva (no hablamos aquí de la posibilidad práctica de su recuperación, sino de su recuperación teórica), pero durante mucho tiempo se ha mantenido que en este caso toda información desaparecería para siempre. Este es un tema polémico que incluso ha dado lugar a algunas apuestas.

Lo malo es que no contamos con una teoría de la gravedad cuántica terminada y aceptada. Aunque alguna de ellas, como la teoría cuántica de lazos, consigue describir bien la entropía de los agujeros negros no se ha avanzado lo suficiente en este campo, por lo que quedan muchas dudas sin despejar, incluyendo las relativas a agujeros negros.

En el nuevo modelo propuesto por Coyne y Cheng se asume que la gravedad es comparable a las demás fuerzas en la escala de Planck. Lo malo es que tampoco podemos explorar el régimen de Planck con la actual (ni futura) generación de aceleradores de partículas. En otras teorías recientes se invoca el efecto de las branas o de dimensiones extras para explicar por qué la gravedad es una fuerza tan débil. Estos teóricos proponen en su lugar explorar lo que debe de pasar en el horizonte de sucesos de agujeros negros con la suficiente temperatura como para que los efectos de la gravedad cuántica tenga relevancia.

Especulan que la estructura del espacio-tiempo en el horizonte de sucesos debe de ser mucho más compleja que lo que describe la Relatividad General y proponen la existencia de más grados de libertad para poder describir un estado cualquiera del mismo. Quizás el horizonte deje pasar información y, por tanto, los horizontes de sucesos dejen de serlo en el sentido estricto como dice la tradición.

Si la gravedad es realmente fuerte en las cercanías del horizonte debería de notarse y si no lo vemos es que debe de estar apantallada de alguna manera. De este modo la gravedad sería fuerte pero estaría apantallada de algún modo. Coyne y Cheng proponen precisamente un escenario que permite precisamente este apantallamiento. Se basa en principios de la termodinámica que describen agujeros a todas las escalas pero que las diferencias se manifiestan sólo a la escala de Planck. En un momento dado el modelo deja de describir la termodinámica de los agujeros negros clásicos y en su lugar describe un estado que se parece más y más a un objeto sujeto a la termodinámica tradicional.

De este modo, y según este nuevo modelo (denominado SSGS), la evaporación de un agujero negro está libre de infinitos y posee propiedades termodinámicas tradicionales después de sufrir un cambio de fase que conserva información.
Lo más fascinantes es que el modelo describe estados que para masas subplanckianas se comportan de manera normal y que esencialmente son idénticos a partículas elementales. Los autores justifican esta visión porque encuentran soluciones dinámicas que para estos estados que obedecen el principio de incertidumbre de Heisenberg y esto les permite comportarse como partículas.

Aplicando el modelo a miniagujeros negros se puede ver que la cuantización del espacio a esa escala significa que los miniagujeros negros pueden darse en una gran variedad de niveles de energía y en gran número. Esto permitiría que todas las partículas pudieran ser, esencialmente, distintos tipos de agujeros negros con diferentes estados de energía.

Según los autores, aunque a primera vista este escenario parece un tanto extraño, no lo es tanto porque es exactamente lo que uno esperaría de la evaporación completa de un agujero, que dejaría un remanente descrito por la mecánica cuántica. Se puede pensar que un agujero negro se transforma paulatinamente en una “partícula” inestable que va decayendo en otras partículas en el tiempo hasta llegar a ser una “partícula elemental”.

Los autores especulan que el modelo podría tener implicaciones sobre la energía y materia oscuras. Además sugieren que quizás los futuros experimentos del LHC puedan decir algo al respecto, pues este acelerador de partículas podría explorar energías a las que se formaran esta clase de miniagujeros negros.

http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/23530/

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Pensamiento de hoy

febrero, 2008
Aprender sin pensar es tiempo perdido, pensar sin aprender es peligroso.
Confucio, filósofo chino.


"No hay viento favorable para el que no sabe a dónde va" (Séneca)

Camuflaje OVNI

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En nuestro mundo, una de las facultades que más nos asombra del mundo animal es la llamada mimetismo. Esta es la capacidad de los organismos vivos para pasar inadvertidos para los depredadores. Las variantes son múltiples, desde cambiar el color del pelaje, confundiéndose con su medio, hasta el de adquirir las formas de su entorno, incluso cuando nosotros mismos observamos el comportamiento de animales de nuestro interés, utilizamos el recurso del camuflaje. En la guerra la invisibilidad es una premisa, es por eso que la nación que logre duplicar el camuflaje OVNI obtendrá todas las ventajas sobre su enemigo. Actualmente existen naves invisibles, por lo menos para el radar, como el llamado Stealth Fighter, que por su diseño y pintura especial pasa inadvertido para los radares.

Einstein, en una de sus teorías afirmaba que mediante procesos magnéticos haciendo vibrar un objeto, esté podría desplazar el espectro electromagnético visible que despiden los objetos haciéndolos completamente indistinguibles para el ojo humano. Teoría que se probaría en el tristemente célebre experimento Filadelfia en 1947, con repercusiones bastante lamentables.

Los rayos infrarrojos y ultravioleta están por encima y por debajo, respectivamente, del espectro visible para el ojo humano. Para que una frecuencia infrarroja pueda ser perceptible son necesarios elementos ópticos y tecnológicos de los que carece el ojo humano, sin embargo, un ejemplo claro para poder realizarlo en nuestro hogar, basta colocar un telemando frente a una cámara de video y observarlo en el monitor de televisión.

Esto explicaría cómo aparece y cómo queda registrado en un video un OVNI, cuando al realizar la grabación éste no se observa y ni siquiera es el centro de atención. No obstante, este fenómeno también se produce en negativos fotográficos aun cuando este proceso (óptico químico) es diferente al video. Dando una idea de que si nuestras percepciones físicas no pueden detectar estos avistamientos, sí se cuenta con elementos para poder observarlos.

Otro tipo de camuflaje OVNI (al menos físico y visible), sería el de adoptar las formas del entorno atmosférico, en este caso nubes. Se han registrado avistamientos donde los observadores de estos fenómenos, ven claramente cómo las nubes tienen movimientos caprichosos en el cielo. Estos movimientos por cierto muy semejantes a los observados a través de la historia, donde incluso algunos casos se observan bajar entidades de las mismas.

Por otra parte, la misma maniobrabilidad de algunos OVNI´s hacen que pasen desapercibidos para algunos instrumentos de detección, esto como es de suponerse, sólo es necesario hallarse fuera del campo que cubre un radar, colocándose por encima o por debajo para pasar inadvertido. En medio de estos parámetros explicativos queda otra interrogativa, ¿se pueden ver o fotografiar entidades que se desarrollan en un plano de tres dimensiones? No, no se puede, ya que no obedecen las leyes físicas y ópticas del mismo comportamiento que conocemos, haciendo imposible dejar constancia en una placa o en un video, al menos con la óptica terrestre tal y como la conocemos.

Como se podrá deducir entonces, el hecho de que observemos OVNI´s en el cielo, sólo puede tratarse de un acto consciente de ser observados y enterarnos que allá arriba está sucediendo algo.