Los mini agujeros negros del Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Nota editada de Astroseti y Wikipedia

« Los mini agujeros negros son unos objetos fascinantes introducidos en el mundo de la astrofísica y de la cosmología por Stephen Hawking.

Al ponerse en marcha el primer Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es probable la primera creación artificial de micro agujeros negros a partir del choque y fusión de partículas subátomicas (hadrones) aceleradas a casi la velocidad c, a tal velocidad la materia bariónica incrementa enormemente su masa lo cual explica la formación de microagujeros negros los cuales sin embargo serían efímeros ya que se encontrarían (proporcionalmente a su masa y a la gravitación de tal masa) a bastante distancia de otros cuerpos materiales como para crecer.

Sabemos que el concepto de agujero negro es bastante antiguo ya que nos podemos remontar a John Michell y Pierre Simon de Laplace pero, probablemente más que ningún otro, es Subrahmanyan Chandrasekhar el responsable de su introducción en el mundo de la física teórica y sobre todo de la astrofísica. En el espíritu del gran público, un agujero negro es ese monstruo voraz que lo atrae todo y del que nada puede escaparse. Sin embargo, si nuestro Sol debiera transformarse en agujero negro, su atracción sobre nuestro planeta sería idéntica y sólo en la zona que se extendería entre la superficie actual del Sol y la de la superficie del nuevo agujero negro, de un diámetro de menos de 10 km, la intensidad del campo de gravitación sería mucho mayor.

Nuestra estrella jamás se transformará en un agujero negro porque haría falta para ello que su masa fuera varias decenas de veces superior. En el caso de las estrellas que sobrepasan las 30 masas solares, es posible que algún día su corazón sobrepase el límite de Chandrasekha r que es de 1,4 veces la masa del Sol aproximadamente. Llegados a este punto de la evolución de las reacciones nucleares en ese corazón y en virtud de las leyes de la mecánica cuántica y de la relatividad, ninguna fuerza será capaz de oponerse a la gravitación y, si se exceptúa el caso de las estrellas de neutrones cuya masa limite es apenas más elevada, se producirá inevitablemente un hundimiento gravitacional en una singularidad, por lo menos en toda teoría que incluya la relatividad general de Einstein bajo su forma clásica y no cuántica.

Mini Agujeros negros en el corazón de los átomos

Stephen Hawking había postulado que una parte de las partículas de la radiación cósmica podía estar constituida por mini agujeros negros y que podían haberse formado algunos tipos de átomos, con esos mini agujeros negros en su centro.

Hawking fue estudiando las propiedades de estos mini agujeros negros y descubrió que éstos podían comportarse como partículas elementales, o núcleos calientes inestables, en proceso de desintegración emitiendo lo que fue bautizado más tarde como la radiación Hawking. De hecho, como había demostrado en 1974, incluso los agujeros negros producidos por estrellas debían ser capaces de evaporarse emitiendo esta radiación.

El proceso es tanto más rápido cuanto más pequeño es el agujero negro. Entonces, cuando éste alcanza la masa de Planck, los cálculos de Hawking se hunden y hay que hacer intervenir una teoría de la gravitación cuántica como la teoría de las supercuerdas o una gravitación cuántica de bucles. El último destino de la evaporación de un mini agujero negro es de hecho uno de los grandes problemas irresolutos de la física teórica moderna. A medida que un mini agujero negro se acerca a la masa de Planck, podemos considerarlo como la última partícula elemental, donde toda la física de partículas ( o de altas energías), todas las partículas y fuerzas se unifican con el espacio-tiempo.

Si los mini agujeros negros son en cierto modo la última partícula elemental, entonces sería sumamente interesante el poder fabricarlos en el acelerador. Esto permitiría testar en el laboratorio las teorías de la gravitación cuántica en campo fuerte, precisamente lo que se necesita para unificar toda la física y comprender el origen del Universo.

¿Cuál sería el tamaño de tal acelerador capaz de alcanzar la energía de Planck?

¡La respuesta es simple, para acelerar según las mismas técnicas que en el LHC los pares de protones y producir colisiones con energías por lo menos iguales a las de Planck, es decir 1019 GeV, haría falta un acelerador tan grande como la Galaxia, de un diámetro de aproximadamente 100 000 años luz!.

Hasta en los delirios más locos en los cuales la humanidad colonizaría la Galaxia, tal máquina es evidentemente imposible de construir.

Continúa en: Mini agujeros negros en el LHC: aprendamos a conocerlos (II)

Traducido y ampliado para Astroseti.org por Xavier Civit

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