Los agujeros negros son los máximos aceleradores de partículas

¿Qué pasará con la física fundamental cuando nuestros descendientes alcancen el límite en la tecnología de aceleradores de partículas? Seguramente nos quedaremos sin espacio y sin dinero suficiente mucho antes de que podamos investigar con estas máquinas los bloques constructivos más pequeños del universo, debido a la masiva energía que se necesita.

Los únicos salvadores posibles pueden ser los aceleradores de partículas propios del universo: los agujeros negros. Si dos partículas se aceleran hacia un agujero negro en rotación con cierta velocidad, entonces deben chocar con energías superiores a cualquier cosa que esperamos lograr en la Tierra.

La singularidad en el centro de un agujero negro es tan densa que cualquier materia o luz que llega al punto de no retorno del agujero negro, llamado horizonte de sucesos, es obsorbido a casusa de la extrema atracción gravitatoria. Cuanto más cerca llegan a estar las partículas del agujero negro, mayor es la energía que tienen.

Así que, ¿podrían estas partículas impactarse una a otra y revelar, tal vez, una evidencia de la “nueva física”? Esto es lo que decidieron investigar los físicos Stephen West de Royal Holloway, University of London, Max Bañados de la Universidad Pontificia Católica de Chile en Santiago y Joseph Silk, de la Universidad de Oxford.

Las partículas que eligieron para su modelo de acelerador natural son las de la materia oscura. Se cree que estas partículas que interactúan débilmente se acumulan en un denso núcleo alrededor de los agujeros negros de peso mediano, y que se forman a partir de la materia ordinaria. No serían las únicas partículas allí, pero el equipo se figuró que los resultados de la colisión serían más interesante que con otras formas más tangibles de la materia, tales como el polvo intergaláctico.

Las partículas aceleradas por un agujero negro simple, que no esté en rotación, quedarían en trayectorias paralelas al acercarse al horizonte, y nunca chocarían. Pero los cálculos del equipo muestran que si el agujero negro gira a gran velocidad, y una partícula se acerca en cierto ángulo, sería capaz de chocar con otra a energía extremadamente alta. Los resultados del estuido aparecerán en la revista Physical Review Letters.

Después de la colisión, una significativa proporción de los productos de ésta serán absorbidos por el agujero negro. Sin embargo, los autores sospechan que algunos de estos restos podrían tener energía suficiente para escapar de sus garras, y están tratando de averiguar cuánta es la proporción. Incluso algunos de estos productos pueden incluso tener suficiente energía para para llegar a la Tierra y ser detectados por experimentos como ICECUBE en la Antártida, o los detectores de los satélites.

Es probable que el pico de energía en el Large Hadron Collider (LHC) esté en los 14 teraelectronvolts. En contraste, las energías alrededor de un agujero negro serían teóricamente ilimitadas, dice West. Sin embargo, no es necesario ir más allá de la llamada “energía de Planck”, el punto en que nuestra comprensión matemática de las interacciones de partículas, en especial la gravedad, se rompe en el nivel cuántico. Esta energía es del orden de 10¹⁸ gigaelectronvolts, 100 billones de veces más energía que la del LHC.

“Con las colisiones en los agujeros negros realmente se puede volver a los inicios del universo”, dice West. El “acelerador de Planck” del equipo podría, potencialmente, sondear las partículas que participan en las teorías unificadas, la escala de la energía en la que se unifican las cuatro fuerzas fundamentales .

A David Ballantyne, del Instituto de Tecnología de Georgia, en Atlanta, le gusta la idea. En el pasado se ha explorado si las colisiones de partículas en el agujero negro en el centro de la Vía Láctea podrían ser responsables de unas misteriosas emisiones de rayos gamma.

“Yo estaría muy interesado en ver sus predicciones sobre el flujo y la distribución de energía de las partículas después de la colisión”. Por un lado, estas partículas podrían decirnos mucho sobre la naturaleza de la materia oscura y la estructura del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro, dijo.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

Vía Axxón