Agujeros negros como detectores de partículas

Elaboración artística de un agujero negro rodeado de axiones(Crédito: TU Wien)

Elaboración artística de un agujero negro rodeado de axiones(Crédito: TU Wien)

Científicos de la Universidad de Tecnología de Viena presentaron un método para probar la existencia de los hipotéticos “axiones”, que se acumulan alrededor de un agujero negro y extraen energía del mismo. Este proceso emitiría ondas de gravedad, las cuales podrían ser medidas.

El descubrimiento de nuevas partículas requiere por lo general altas energías -ese es el motivo por el que enormes aceleradores deben construirse, ya que pueden acelerar las partículas a casi la velocidad de la luz. Los axiones son partículas hipotéticas con muy poca masa. De acuerdo con Einstein, la masa está directamente relacionada con la energía, por lo tanto se requiere muy poca energía para producir axiones.

En física cuántica, cada partícula es descrita como onda. La longitud de onda corresponde a la energía de cada partícula. Partículas pesadas tienen longitudes de onda cortas, pero los axiones de baja energía podrían tener longitudes de onda de muchos kilómetros.

“No se ha comprobado la existencia de los axiones, pero se considera alta la posibilidad de que existan”, indicó Daniel Grumiller, quien conjuntamente con Gabriela Mocanu calcularon la manera en que podrían detectarse los axiones. Demostraron que los axiones se reunirían alrededor de un agujero negro, similar a la manera en que los electrones se posicionan alrededor del núcleo atómico. En lugar de fuerza electromagnética, que une a los electrones al núcleo, es la fuerza gravitacional que actúa entre los axiones y el agujero negro.

Sin embargo, los electrones son fermiones -lo que significa que dos de ellos no pueden estar en el mismo estado. Los axiones, por el contrario, son bosones, lo cual significa que muchos de ellos pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Los axiones pueden crear una “nube de bosones” alrededor del agujero negro. Esta nube continuamente succionaría energía del agujero negro al tiempo que la cantidad de axiones en la nube se incrementa.

Tal tipo de nube no es necesariamente estable. “Al igual que un volcán de arena suelta, que puede deshacerse de repente por la acción de un sólo grano de arena, esta nube de bosones puede repentinamente colapsar”, indicó Grumiller.

Lo realmente importante es que este colapso, esta “bosanova”, podría medirse. Este evento podría hacer que el espacio y tiempo vibren, a la vez que emitiría ondas de gravedad. Detectores de ondas de gravedad ya han sido desarrolladores y para el 2016 se espera alcancen un nivel tal de exactitud que las ondas de gravedad sean detectadas sin ninguna duda.

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