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Sobre la formación de miniagujeros negros en el LHC

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Sobre la formación de miniagujeros negros en el LHC

Área: Física — Lunes, 25 de Enero de 2010
Realizan un cálculo relativista según el cual es posible crear miniagujeros negros a partir de choques entre partículas a muy alta energía.
Foto
Fotogramas de la simulación en la que dos partículas chocan y producen un mini agujero negro. Fuente: Frans Pretorius.
Cuando se iba a poner en marcha el LHC, algunos conspiranoicos y gente con afán de notoriedad advirtieron que tal evento iba a suponer el fin del mundo. Según ellos, las colisiones de ese acelerador iban a producir agujeros negros que se tragarían la Tierra y a todos sus habitantes. La cosa incluso llegó a los tribunales.
Lo que los científicos pudieron en duda fue tal cataclísmico final. El LHC no va a producir colisiones más poderosas de las que los rayos cósmicos ya producen en la atmósfera terrestre, así que no hay que temer ningún mal. Incluso si tales agujeros negros se formaran, éstos decaerían en otras partículas rápidamente sin causar daños. 
Lo que los científicos no pusieron en duda fue la posibilidad de creación de esos objetos. De hecho, se supone que se podrían producir, lo que significaría un magnífico descubrimiento. Pero nadie había realizado un cálculo preciso sobre esta posibilidad. Ahora, un modelo computacional que usa la Relatividad General publicado en Physical Review Letters (en prensa) predice por vez primera que una colisión entre partículas puede dar lugar a la creación de un miniagujero negro. Aunque era un resultado que se esperaba es importante conocer los detalles de este proceso.
Para formar un agujero negro sólo se necesita comprimir suficiente masa en un volumen lo suficientemente pequeño, el resto lo hace la gravedad. En un agujero negro la curvatura del espacio-tiempo producida por la masa es tan pronunciada que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él.
En el caso del colapso de una estrella hay implicadas millones de toneladas, en el caso de un agujero de negro obtenido mediante colisión de partículas esa masa es minúscula, pero la clave es la misma: comprimirla en un volumen lo suficientemente pequeño como para que la fuerza de gravedad ya opere sola.
La Relatividad General nos dice que tanto la masa como la energía gravitan, y que incluso la gravedad gravita (de ahí la dificultad de las ecuaciones de Einstein). Entonces, como la masa y la energía son dos aspectos de una misma cosa, da igual si concentramos una o la otra para obtener el mismo resultado.
La “conjetura del aro” indica cuánto se tiene que comprimir una partícula de determinada masa para que dé lugar a un agujero negro. A groso modo, si tenemos dos partículas que colisionan, basta que lo hagan con una energía por encima de la energía de Planck para que el fenómeno de formación de un agujero negro se dé.
Además, cálculos realizados en los setenta sugerían que una colisión entre partículas podría dar lugar a un agujero negro, pero en el modelo se asumía que las partículas ya eran agujeros negros de partida, por lo que el argumento era ligeramente circular.
Por tanto, había indicaciones de que el proceso se podría dar, pero no había pruebas teóricas sólidas en las que se tuvieran en cuenta todos los actores implicados.
Recientemente, Matthew W. Choptuik y Frans Pretorius, ambos de la Universidad de Princeton, han simulado colisiones que incluyen los complejos detalles matemáticos de la Relatividad General. Trabajo del que se ha hecho eco el servicio de noticias de Science. Por simplicidad lo hicieron con unas partículas hipotéticas conocidas como estrellas bosónicas, que son modelos que describen las estrellas como si fueran esferas hechas de un fluido. Aunque esto es una aproximación, por otro lado tuvieron que tener en cuenta las interacciones gravitatorias entre las partículas en colisión usando Relatividad General. Para poder realizar esta simulación se vieron obligados a utilizar cientos de ordenadores.
Pudieron comprobar que se obtenían agujeros negros si las dos partículas en colisión llevaban una energía total de un tercio de la energía de Planck.
Pero la energía de Planck es un límite fundamental, tan elevado que probablemente nunca lo podremos alcanzar, ni tampoco un tercio de la misma ni muy por debajo de ella. De hecho, el LHC alcanzará una energía máxima que está cuatrillones de veces (por decir algo) por debajo de la energía de Planck. Por tanto, parece que nos es imposible crear agujeros negros con esta receta.
¿Estamos por tanto “a salvo” de que el LHC genere estos miniagujeros? Según Choptuik no necesariamente. Si asumimos que el espacio es tridimensional no podremos alcanzar la energía suficiente, pero si hay otras dimensiones espaciales compactificadas, como sostienen algunas teorías, la energía necesaria podría ser muy inferior. Pero Choptuik se muestra cauto y admite que de ser así se sorprendería extremadamente.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=2980
Fuentes y referencias:
Copia del artículo en ArXiv.

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Thalia