Comenzó con una fibra. Sólo una fina hebra de cristal. Y surgió un brillo de agujero negro que en realidad empuja hacia atrás.
Durante décadas, la famosa predicción de Stephen Hawking ha sido sólo eso: una predicción. No hemos visto su radiación fugarse de los monstruos reales en el cielo. La luz es demasiado tenue y las distancias demasiado grandes. Entonces, un equipo de físicos se volvió creativo. Obtuvieron el efecto a partir de una fibra de cristal fotónico en una mesa de laboratorio. Y por primera vez vieron cómo la luz reaccionaba a su fuente.
“Jacob Bekenstein predijo que los agujeros negros tienen temperatura. Hawking calculó la radiación. Reúne la física cuántica y la relatividad general.”
— Ulf Leonhardt, Instituto Weizmann
La radiación de Hawking vive donde luchan las grandes teorías. A la relatividad general le gusta el espaciotiempo fluido y continuo. La mecánica cuántica insiste en saltos discretos y entrecortados. Se odian. Nadie los ha reconciliado completamente.
Este conflicto es el motivo por el que la radiación es tan esquiva. Los astrónomos no lo encuentran. Alguna vez. Es demasiado débil para separarlo del ruido cósmico. Entonces construimos análogos. El agua fluye. Átomos ultrafríos. Ahora luz.
El objetivo sigue siendo el mismo. Imita las matemáticas. Recrea el horizonte.
¿Cómo se detiene la luz? Haces que el medio se mueva más rápido que la propia luz.
Leonhardt lo describe como un nadador que lucha contra una corriente. La corriente gana. El nadador es arrastrado más allá de un punto sin retorno. Ese es el horizonte de sucesos. En el espacio, el espacio-tiempo mismo cae hacia adentro más rápido que $c$. En el laboratorio, la luz crea el medio en movimiento.
La óptica no lineal hace que la luz actúe como un material. Los investigadores dispararon un intenso pulso de bombeo a la fibra. Una estructura cristalina fotónica. Roscó el cristal con canales de aire para ajustar la velocidad.
El impulso de la bomba creó un golpe en el cristal. Una barrera en movimiento. Corrió hacia adelante a la velocidad de la luz de manera efectiva.
Luego un pulso de sonda más débil lo persiguió. La sonda chocó contra la barrera. No pudo seguir el ritmo.
Se formó el horizonte artificial.
La teoría de Hawking dice que las partículas se forman en pares. Uno se escapa. El otro cae. En los agujeros negros reales, el compañero interno tiene “energía negativa” y drena masa.
En la fibra, la pareja apareció en el espectro ultravioleta.
“Contamos fotones… alrededor de 233 nan metros. Esa fue la señal”.
— Leonhardt
Aquí está la sorpresa. La mayoría de la gente supuso una cascada. Conversiones paso a paso. Una forma en otra hasta que surgió la radiación. Desordenado. Indirecto.
El equipo descubrió que esto sucede con un tiro limpio. Interacción directa. La bomba se encuentra con la sonda. Aparece la pareja de Hawking. Inmediato. Simple.
Aún más simple fue la reacción inversa.
Crear energía cuesta algo. La fuente debe retroceder. Los agujeros negros reales se evaporan a lo largo de eones y van perdiendo masa poco a poco. Los agujeros negros de laboratorio deberían perder un poquito de color claro.
Sucedió. El pulso de la bomba cambió. Sólo una fracción. Un patrón espectral desequilibrado. Una huella digital.
Los experimentos anteriores no lo lograron. Éste no lo hizo.
¿Por qué esto importa más allá de un truco genial?
Aborda la pesadilla transplanckiana.
Rastree la radiación de Hawking hasta su nacimiento. Las matemáticas requieren ondas más pequeñas que la longitud de Planck. Ahí es donde el espacio y el tiempo dejan de tener sentido. Donde muere la física conocida. Si el fundamento no existe, ¿por qué debería cumplirse la predicción?
“La luz que se escapa se estira enormemente”, observó Leonhardt. “Proviene de escalas donde la física es desconocida”.
El experimento respondió a la duda.
El resplandor seguía siendo perfectamente térmico. Incluso desde el vacío de la escala sub-Planck.
¿Qué sigue? El láser utilizado hoy en día es clásico. Imita el espectro. Pero no la rareza cuántica.
Planean volverse completamente cuánticos a continuación. Caza de enredos. El vínculo fantasmal entre el fotón que se escapa y su compañero perdido dentro del horizonte.
Sellaría el trato.
¿O lo sería?
