Los investigadores argumentan que los agujeros negros destruirán todos los estados cuánticos

hace 10 meses

Los investigadores argumentan que los agujeros negros destruirán todos los estados cuánticos

en la Universidad de Princeton A principios de la década de 1970, se podía ver al célebre físico teórico John Wheeler en seminarios o debates improvisados ​​en los pasillos dibujando una gran "U". La punta izquierda de la letra representaba el comienzo del universo, donde todo era incierto y todas las posibilidades cuánticas sucedían al mismo tiempo. La punta derecha de la letra, a veces adornada con un ojo, representaba a un observador mirando hacia atrás en el tiempo, dando así existencia al lado izquierdo de la U.

En este "universo participativo", como lo llamó Wheeler, el cosmos se expandió y se enfrió alrededor de la U, formando estructuras y eventualmente creando observadores, como humanos y aparatos de medición. Al mirar hacia atrás al universo primitivo, estos observadores de alguna manera lo hicieron real.

“Él decía cosas como 'Ningún fenómeno es un fenómeno verdadero hasta que es un fenómeno observado'”, dijo Robert M. Wald, físico teórico de la Universidad de Chicago que era estudiante de doctorado de Wheeler en ese momento.

Ahora, al estudiar cómo se comporta la teoría cuántica en el horizonte de un agujero negro, Wald y sus colaboradores han calculado un nuevo efecto que sugiere el universo participativo de Wheeler. Descubrieron que la mera presencia de un agujero negro es suficiente para convertir la "superposición" nebulosa de una partícula, el estado de estar en múltiples estados potenciales, en una realidad bien definida. "Evoca la idea de que estos horizontes de agujeros negros están observando", dijo el coautor Gautam Satishchandran, físico teórico de Princeton.

El “universo participativo” de John Wheeler sugiere que los observadores hacen que el universo sea real.

Ilustración: Samuel Velasco/Revista Quanta; adaptado de John Wheeler

“Lo que hemos encontrado podría ser una realización mecánica cuántica de [the participatory universe]pero donde el espacio-tiempo mismo juega el papel del observador”, dijo Daine Danielson, el tercer autor, también en Chicago.

Los teóricos ahora están debatiendo qué leer en estos agujeros negros vigilantes. “Esto parece decirnos algo profundo sobre la forma en que la gravedad influye en la medición de la mecánica cuántica”, dijo Sam Gralla, astrofísico teórico de la Universidad de Arizona. Pero si esto resultará útil para los investigadores que avanzan poco a poco hacia una teoría completa de la gravedad cuántica, todavía es una incógnita.

El efecto es uno de los muchos descubiertos en la última década por los físicos que estudian lo que sucede cuando la teoría cuántica se combina con la gravedad a bajas energías. Por ejemplo, los teóricos han tenido un gran éxito pensando en la radiación de Hawking, que hace que los agujeros negros se evaporen lentamente. “Los efectos sutiles que no habíamos notado antes nos dan restricciones de las que podemos obtener pistas sobre cómo ascender hacia la gravedad cuántica”, dijo Alex Lupsasca, físico teórico de la Universidad de Vanderbilt que no participó en la nueva investigación.

Estos agujeros negros observadores parecen producir un efecto que es "muy llamativo", dijo Lupsasca, "porque se siente como si de alguna manera fuera profundo".

Agujeros negros y superposiciones

Para comprender cómo un agujero negro podría observar el universo, comience poco a poco. Considere el experimento clásico de doble rendija, en el que se disparan partículas cuánticas hacia dos rendijas en una barrera. Los que pasan son detectados por una pantalla en el otro lado.

Al principio, cada partícula viajera parece aparecer al azar en la pantalla. Pero a medida que pasan más partículas a través de las rendijas, emerge un patrón de rayas claras y oscuras. Este patrón sugiere que cada partícula se comporta como ondas que pasan a través de ambas rendijas a la vez. Las bandas son el resultado de los picos y valles de las ondas que se suman o se anulan entre sí, un fenómeno llamado interferencia.

Ahora agregue un detector para medir por cuál de las dos rendijas pasa la partícula. El patrón de rayas claras y oscuras desaparecerá. El acto de observación cambia el estado de la partícula: su naturaleza ondulatoria desaparece por completo. Los físicos dicen que la información obtenida por el aparato de detección "descoherencia" las posibilidades cuánticas en una realidad definida.

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