11
sep
08

Micro agujeros negros

La palabra agujero negro sobrecoge, ha pasado en poco tiempo de los artículos especializados en Relatividad al lenguaje común, a la metáfora. Me encantan los agujeros negros, son una de las cosas más divertidas que uno puede hacer con las ecuaciones de Einstein, yo los prefiero gordos, giratorios, de tipo Kerr-Newmann, con sus singularidades de anillo, sus líneas temporales cerradas y su topología caprichosa e infinita. Pero también pueden existir micro agujeros negros, singularidades con una masa del orden del protón o menor que pueden llegar a formarse bajo situaciones muy particulares, quizá una colisión entre partículas elementales a 14 TeV pudiera originarlos con una probabilidad no nula, según algunas teorías; 14 Tev es la energía a la que colisionarán los haces de protones en el LHC.

Quizá haya sido el notíbulo (“notíbulo”, mezcla de noticia y bulo que se expande por internet a través de foros, blogs, e incluso páginas serias, a velocidad de vértigo fagocitando la discusión sobre el tema al que hace referencia) más conocido sobre la puesta en funcionamiento del LHC, el hecho de que puedan suceder cosas extrañas y singulares que podrían resultar catastróficas, devastadoras o incluso apocalípticas. En relación al LHC se suelen citar: la posible formación de burbujas de vacío, la creación de monopolos magnéticos, strangeletts, o micro agujeros negros estables que pudieran tragarse al LHC, al CERN, o incluso Ginebra entera con sus bancos, para pasar después a saborear el núcleo terrestre con sabor a hierro…

¿Improbable?

Consideremos el caso de un micro agujero negro, ¿cómo puede llegar a formarse? En condiciones normales sólo pueden formarse agujeros negros por desplome gravitatorio de grandes masas, como mínimo unas tres masas solares. Hablando en términos clásicos la interacción gravitatoria de partículas elementales (quarks, leptones, gluones…) es despreciable frente al resto de las interacciones, de manera que no es posible formar micro agujeros negros ni si quiera a altas energías. Pero sucede que en las modernas teorías de supersimetría y superecuerdas el espacio ordinario no tiene tres dimensiones sino diez, estas dimensiones están plegadas en una escala de longitudes muy pequeña (unos 10-33cm), como si no existieran. Hay una correspondencia entre la energía a la que se produce una interacción y la escala de longitud que resulta significativa, a 14 TeV el efecto de las dimensiones ocultas podría empezar a notarse, es como si el espacio ordinario comenzara a desplegarse dimensionalmente. Con cuatro dimensiones espaciotemporales (3 +1), la gravitación es esa tranquila interacción que describen las ecuaciones de Einstein, pero el efecto de las dimensiones extra consigue que la interacción gravitatoria entre partículas elementales adquiera una intensidad mucho mayor, es en este caso cuando puede ser posible que se formen micro agujeros negros.

Una especulación, sí, pero algo no despreciable si las teorías citadas, o alguna de sus versiones, son ciertas.

Un agujero negro estable de estas características, formado en una colisión dentro del LHC sería un problema serio, muy serio. Comenzaría a tragar, adquiriendo masa y destrozando todo a su alrededor… y creciendo, además el proceso sería muy rápido (o no tanto, depende del modelo utilizado).

Podemos quedarnos aquí y hacer cábalas con las consecuencias apocalípticas que pudieran derivarse de la formación de un micro agujero en alguna de las colisiones del LHC. Si se desea vivir con esa apasiónate incertidumbre es recomendable dejar de leer esto; si no es así, lo que viene a continuación contiene un spoiler que dejará un poco decepcionados a los apocalípticos (integrados o no).

——————————————————————————————————————-

La cuestión no es tanto si es posible la formación de un micro agujero (algo que entra dentro de la especulación fundamentada) sino si éste sería estable. Y no lo es. Hay varias razones que avalan la tesis de que en caso de que llegara a formarse se evaporaría casi instantáneamente, disolviéndose en la misma papilla de quarks y gluones que lo hubieran originado.

En primer lugar hay que considerar el efecto de la radiación Hawking. Uno de los mayores descubrimientos (teóricos) de Stephen Hawking ha sido que, después de todo, los agujeros negros no son tan negros. Aplicando la Mecánica Cuántica a la dinámica de un agujero negro, Hawking descubrió en los años setenta que los agujeros negros emiten radiación con la misma distribución espectral que la de un cuerpo negro (un efecto que viene producido por las curiosas propiedades del vacío cuántico). Para agujeros negros normales, es decir, macroscópicos, esta radiación es totalmente despreciable y no tiene ninguna consecuencia; pero si la masa del agujero negro es muy pequeña ya no ocurre lo mismo, el micro agujero se evaporaría casi instantáneamente emitiendo radiación. Y se acabó el problema. La radiación Hawking nunca ha sido observada, como es lógico, pero hay un amplio consenso en cuanto a la validez del argumento.

Otra razón que avala esta tesis viene derivada del Modelo Estándar y de la necesidad de la conservación de determinados números cuánticos en todo proceso que implique interacción entre quarks y gluones, incluyendo la formación de un micro agujero. Esto limita mucho las posibles maneras en que un agujero negro puede desintegrarse, lo que lo vuelve tremendamente inestable y con una vida media efímera.

Pero sin duda la mayor razón de peso es de tipo experimental. La Tierra, el Sol, y cualquier cuerpo celeste está siendo bombardeado continuamente por rayos cósmicos (protones y partículas alfa) que colisionan con las partículas del medio a una energía no solo comparable sino mayor incluso que la proporcionada por el LHC. No se ha podido detectar ningún caso que avale la tesis de la formación algún micro agujero negro estable, afortunadamente. Se estima que dese la formación del universo se han producido del orden de 1031 sucesos como mínimo comparables a los que se pueden llevar a cabo en el LHC, y se continúan produciendo a un ritmo de 1013 cada segundo, la formación de un micro agujero estable sería un acontecimiento catastrófico que hubiera sido detectado.

De momento es para dormir tranquilos… supongo… si las matemáticas no fallan; los teóricos del CERN al menos lo tienen claro. Pero si pasa algo, como siempre, la culpa la tienen los físicos experimentales, sobre el papel todo funciona a la perfección.

¡¡¡ACTUALIZACION!!! (No entiendo cómo ha  podido pasar)

P.D. En cuanto a la porra del bosón de Higgs. Hawking ha apostado cien dólares a que no se detecta. Apuesta fuerte.

About these ads

Deja un comentario

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s


Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

A %d blogueros les gusta esto: