Casi un mes después de que Stephen Hawking y sus colegas publicaran en la web un trabajo sobre los agujeros negros, los físicos aún no pueden ponerse de acuerdo sobre lo que significa.

Algunos apoyan la afirmación de esa prepublicación, que propone un prometedor modo de abordar el enigma conocido como la paradoja de la pérdida de información en agujeros negros, que fue identificada por Hawking hace más de 40 años. “Creo que hay una sensación general de emoción por tener una nueva forma de ver las cosas que puede sacarnos del atolladero”, dice Andrew Strominger, físico de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, y coautor del reciente artículo.

Strominger presentó los resultados el 18 de enero frente a una multitudinaria conferencia en la Universidad de Cambridge, Reino Unido, donde trabaja Hawking.

Otros no están tan seguros de que el enfoque pueda resolver la paradoja, aunque algunos dicen que el trabajo aclara diversos problemas en la física. A mediados de los 1970, Hawking descubrió que los agujeros negros no son realmente negros, y que de hecho emiten algo de radiación. Según la física cuántica, los pares de partículas deben aparecer fuera de las fluctuaciones cuánticas, justo afuera del horizonte de sucesos, que es el punto de no retorno de los agujeros negros. Algunas de estas partículas escapan de la atracción del agujero negro, pero se llevan una parte de su masa con ellos, haciendo que el agujero negro se contraiga lentamente y eventualmente desaparezca.

En un artículo publicado en 1976, Hawking señaló que las partículas de salida —conocidas como radiación de Hawking— tendrían propiedades completamente aleatorias. Como resultado, una vez que el agujero negro haya desaparecido, la información transportada por cualquier cosa que haya caído previamente en él se perdería. Pero este resultado se enfrenta a las leyes de la física que dicen que la información, como la energía, se conserva, creando la paradoja. “Ese artículo fue responsable de más noches de insomnio entre los físicos teóricos que cualquier otro en la historia”, dijo Strominger durante su charla.

El error, explicó Strominger, fue ignorar el potencial que tiene el espacio vacío de transportar información. En su artículo, él y Hawking, junto al tercer autor Malcolm Perry, también de la Universidad de Cambridge, acudieron a las partículas suaves.

Estas son versiones de los fotones con baja energía, partículas hipotéticas conocidas como gravitones y otras partículas. Hasta hace poco, estas fueron usadas principalmente para hacer cálculos en la física de partículas. Pero los autores señalan que el vacío en el que se sienta un agujero negro necesita no estar desprovisto de partículas —sólo energía— y, por lo tanto, esas partículas ligeras están presentes allí, en un estado de energía cero.

De ello se desprende, escriben, que cualquier cosa que cae en un agujero negro dejaría una huella en estas partículas. “Si usted está en un vacío y respira en él —o hacer cualquier cosa— remueve un montón de gravitones blandos”, dijo Strominger. Después de esta perturbación, el vacío alrededor del agujero negro ha cambiado, y la información se ha conservado después de todo.

El artículo sugiere un mecanismo para transferir esa información al agujero negro, lo que tendría que pasar para que se resuelva la paradoja. Los autores hacen esto calculando cómo codificar la información en una descripción cuántica del horizonte de sucesos, conocida de forma caprichosa como “pelo del agujero negro”.

Transferencia complicada

Aún así, el trabajo está incompleto. Abhay Ashtekar, que estudia la gravitación en la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park (EE. UU.), no encuentra convincente la forma en que los autores transfieren la información al agujero negro, lo que ellos llaman “pelo suave”. Y los autores reconocen que aún no saben cómo se transferiría posteriormente la información a la radiación de Hawking, un siguiente paso necesario.

Steven Avery, físico teórico de la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island, es escéptico en que el enfoque resuelva la paradoja, pero está emocionado por el modo en que amplía el significado de las partículas suaves. Señala que Strominger ha encontrado que estas partículas revelan simetrías sutiles de las fuerzas conocidas de la naturaleza, “algunas de las cuales conocíamos y algunas que son nuevas”.

Otros físicos son más optimistas sobre las perspectivas del método de resolver la paradoja de la información, incluyendo Sabine Hossenfelder, del Instituto de Estudios Avanzados en Frankfurt, Alemania. Ella dice que los resultados en torno al pelo suave, junto con algunos de sus propios trabajos, parecen resolver una controversia más reciente sobre los agujeros negros, conocida como el problema del cortafuegos (firewall). Esta es la pregunta de si la formación de la radiación de Hawking hace que el horizonte de sucesos sea un lugar muy caliente. Esto contradeciría la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, en la que un observador que cae a través del horizonte no vería cambios repentinos en el entorno.

“Si el vacío tiene estados diferentes”, dice Hossenfelder, “entonces puedes transferir información en la radiación sin tener que poner algún tipo de energía en el horizonte. Como consecuencia, no hay cortafuegos”.

 

Este artículo es reproducido con permiso y fue publicado por primera vez el 27 de enero de 2016.