¿Se ha logrado crear artificialmente un agujero negro?

Generar un microagujero negro de origen no cosmológico (es decir, artificialmente) constituiría un hito en la historia de la ciencia. Lograrlo permitiría responder cuestiones fundamentales sobre mecánica cuántica y la inexplicada naturaleza de la gravedad.

Además, “fabricar” un agujero negro supondría un espaldarazo a las teorías sobre múltiples dimensiones, la prueba empírica de que existen más dimensiones de las que percibimos. Y no, no destruirían el mundo. Merece la pena intentarlo.

Simulaciones en un laboratorio

Podría parecer que este sueño ya se ha logrado. Últimamente han saltado a los medios de comunicación noticias de desarrollos de agujeros negros sintéticos, o incluso de simulaciones de la emisión de Hawking de un agujero negro. Son interesantes aproximaciones científicas, pero se tratan de simulacros.

Estas “simulaciones de agujeros negros en un laboratorio” suelen consistir en recrear con sistemas físicos conocidos (como una cámara de glicerina a la cual se le hace pasar ondas de sonido) alguna característica de un agujero negro. Por ejemplo, cómo se curva la luz en su propagación o a qué temperatura se encontrarían. Es decir, simulan una cualidad concreta del agujero negro (lo cual resulta muy útil experimentalmente) pero no son agujeros negros en sí.

Entonces, ¿cómo podríamos conseguir semejante hazaña?

La máquina que podría lograrlo

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, del inglés Large Hadron Collider) es el acelerador de partículas más grande y de mayor potencia que existe. El CERN también hace simulaciones sobre agujeros negros, pero basadas en colisiones entre partículas subatómicas que sí podrían llegar a generar un microagujero negro “real”.

Su puesta en funcionamiento, en la primera década de este siglo, estuvo rodeada de cierta controversia, basada en una supuesta falta de seguridad de los ensayos que iban a llevarse a cabo. Se planteó incluso detener el inicio de los experimentos mediante peticiones ante los tribunales estadounidenses y europeos.

Los principales detractores sostenían que el LHC tenía suficiente potencial para crear microagujeros negros de baja velocidad que podrían crecer a costa de la masa de nuestro planeta: se anunciaba un escenario aterrador que tendría, como resultado, la destrucción de la Tierra.

Obviando las predicciones apocalípticas, ¿sería posible la creación de un microagujero negro en el CERN? Y en caso afirmativo, ¿sería peligroso para la humanidad?

Agujeros negros más pequeños que un átomo

Teóricamente sería posible, aunque esa posibilidad es muy remota. Se tratarían de agujeros negros de tamaño minúsculo (microagujeros negros) cuyo tamaño sería menor que el de un átomo de hidrógeno (en contraposición a los supermasivos de millones de masas solares).

Hay sólidas evidencias experimentales de la existencia de los agujeros negros masivos, pero los diminutos todavía no han sido encontrados. Si existieran en el cosmos, se habrían creado durante los primeros instantes del universo, debido al colapso gravitatorio de regiones extremadamente calientes. Se trataría de agujeros negros primordiales.

Cuando hablamos de microagujeros negros entramos en un territorio donde la física cuántica es crucial. La caracterización dice que se encuentran a temperaturas muy elevadas, y que emiten radiación (la denominada radiación de Hawking). Cuanto más pequeños sean, más temperatura alcanzan hasta, eventualmente, evaporarse por completo.

El microagujero negro posible en el CERN

El LHC no generará agujeros negros en el sentido cosmológico (un objeto astronómico con una atracción gravitatoria tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de él). Sin embargo, algunas teorías sugieren que sí sería posible la formación de los pequeños agujeros negros “cuánticos”, generados a partir de la colisión de partículas altamente energéticas. Y lo que sí ocurre en el CERN son múltiples simulaciones computacionales de estos agujeros negros.

Hipotéticamente, los microagujeros negros creados en el CERN tendrían masas de unos 0.00001 gramos y tamaños trillones de veces menores que un protón. Eventualmente, se desintegrarían de forma prácticamente instantánea.

La observación experimental de tal evento sería apasionante en términos de nuestra comprensión del universo, y sería perfectamente seguro.

Inocuos e inocentes (si llegaran a producirse)

En 2015, la directora general del CERN, Fabiola Gianotti, en relación a la posibilidad de que se crearan microagujeros negros en el LHC, explicó que ningún acelerador de la Tierra puede alcanzar la energía, intensidad y los procesos catastróficos asociados a los agujeros negros del espacio. Sin embargo, Gianotti ya adelantó que los agujeros negros cuánticos, microagujeros negros “inocuos e inocentes”, sí podrían surgir.

Si alguna vez aparecen estos diminutos agujeros negros, también según Fabiola Gianotti, “sería muy importante desde el punto de vista científico, porque indicarían que nuestro mundo tiene más dimensiones espaciales que las tres que conocemos”.

No crecerían en masa y tendrían una vida media muy corta

La colisión de partículas altamente energéticas es algo que se produce de forma habitual en la naturaleza sin que suponga la destrucción del planeta. Si en las colisiones creadas en el LHC (por ejemplo, entre pares de protones altamente energéticos) aparecieran microagujeros negros, éstos difícilmente interactuarían con otras partículas y no crecerían en masa.

Además, su vida media sería muy corta, lo que provocaría que el microagujero negro se evaporase, en vez de crecer: se desintegraría rápidamente (de forma no violenta), creando una serie de marcadores en los detectores del CERN que podrían identificarlos fácilmente.

La posibilidad de que existan más dimensiones

La creación de un microagujero negro en el LHC confirmaría la existencia de múltiples dimensiones, tal como propone la teoría de cuerdas. Es decir, seria una prueba de que nuestro universo no tiene cuatro dimensiones (tres espaciales más una de tiempo), sino que alberga otras dimensiones adicionales.

Además, los microagujeros negros podrían ser el eslabón perdido entre la teoría de la relatividad general de Einstein y la teoría cuántica, las dos grandes teorías físicas del siglo XX que no hay manera de unificar.

Si en algún momento somos capaces de generar un microagujero negro, el mundo no se destruirá, pero habrá que sentarse a tomar aliento.

Óscar del Barco Novillo, Profesor asociado. Departamento de Física (área de Óptica)., Universidad de Murcia

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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