Un equipo de científicos liderado por el físico Enrico Rinaldi, de la Universidad de Michigan, ha dado un paso importante en la investigación de los agujeros negros, explorando el interior de estas enigmáticas entidades del universo a través de tecnologías avanzadas.
Por larazon.es
Utilizando la computación cuántica y el aprendizaje profundo, los investigadores han logrado desentrañar el modelo matemático de un posible estado cuántico en el interior de un agujero negro, revelando detalles inéditos de su estructura, según ha informado Joseph Shavit, el redactor jefe de noticias científicas en el Brighter Side of News.
La dualidad holográfica: una clave para entender el espacio-tiempo y las partículas
El estudio de Rinaldi se basa en la teoría holográfica, que sugiere que las leyes de la física de partículas y la gravedad, aunque funcionan en dimensiones diferentes, son equivalentes. Esta dualidad podría proporcionar una conexión entre la física de partículas, que opera en dos dimensiones sobre la superficie del agujero negro, y la gravedad, que se experimenta en tres dimensiones dentro de su geometría. Al emplear modelos matemáticos y técnicas computacionales avanzadas, el equipo de Rinaldi consiguió dar un vistazo a las posibles interacciones entre estas fuerzas.
Componentes claves de los agujeros negros
Cada agujero negro posee una singularidad en su núcleo, donde la gravedad es tan intensa que el espacio-tiempo se curva al infinito, desafiando las leyes físicas tal como las conocemos. Alrededor de esta singularidad se encuentra el horizonte de sucesos, una frontera invisible donde cualquier cosa que la cruce, incluida la luz, es absorbida para siempre.
Adicionalmente, los agujeros negros están rodeados por otras regiones intrigantes, como la esfera de fotones, donde la luz orbita alrededor del agujero, y el disco de acreción, un anillo de gas y polvo que gira y se calienta a medida que cae hacia el horizonte de sucesos, emitiendo radiación detectada desde la Tierra.
Los modelos matriciales cuánticos y su importancia en la investigación
El trabajo del equipo utilizó modelos matriciales para simular la disposición de partículas en el interior de un agujero negro, representadas en el estado de energía más bajo conocido como estado fundamental. Esta simulación, que requiere la optimización de circuitos cuánticos, resultó ser esencial para nivelar todos los “granos de arena” en el modelo, hasta obtener una configuración estable que podría reflejar el estado real de un agujero negro.
Hacia una teoría cuántica de la gravedad
Para Rinaldi y su equipo, estos hallazgos representan un avance clave en la búsqueda de una teoría cuántica de la gravedad. Las técnicas de aprendizaje profundo y la computación cuántica permitieron determinar la estructura completa del estado fundamental, brindando una visión de cómo la gravedad podría comportarse en el espacio-tiempo cuántico. Aunque aún enfrentan limitaciones tecnológicas, los avances obtenidos en el uso de redes neuronales y circuitos cuánticos colocan a los científicos un paso más cerca de comprender el “corazón” de los agujeros negros.