El famoso físico teórico Stephen Hawking (1942-2018) propuso que los agujeros negros emiten radiación y se evaporan lentamente con el tiempo, lo que da lugar a una inquietante contradicción conocida como la paradoja de la pérdida de información.. Cuando un agujero negro se evapora por completo, la información sobre todo lo que ha caído en él parece desvanecerse, violando un principio fundamental de la mecánica cuántica.. Durante décadas, los físicos han intentado resolver esta paradoja. Ahora, un nuevo estudio, publicado el 19 de marzo en la revista General Relativity and Gravitation, sugiere que la respuesta podría residir en la estructura oculta del espacio-tiempo mismo.. El estudio lo han desarrollado científicos del Instituto de Física Experimental de la Academia Eslovaca de Ciencias. La nueva investigación explora un universo con más dimensiones que las cuatro que conocemos. En este marco, el cosmos contiene siete dimensiones, tres de las cuales son compactas e invisibles a escalas cotidianas.. «Experimentamos tres dimensiones espaciales y una temporal, cuatro dimensiones en total», explica Richard Pinčák, director del estudio. «Nuestro modelo propone que el universo en realidad tiene siete dimensiones: las cuatro que conocemos, más tres diminutas dimensiones adicionales tan compactas que no podemos percibirlas directamente», añade el investigador.. Estas dimensiones adicionales se organizan en una estructura altamente simétrica conocida como geometría G₂. Este marco matemático, frecuentemente explorado en teorías avanzadas como una versión de la teoría de cuerdas denominada teoría M, determina cómo se ‘pliegan’ las dimensiones ocultas.. «Piensa en ello como en el origami», dice Pinčák en declaraciones a Live Science. «La forma en que doblas el papel determina la figura final que puede adoptar».. En el nuevo modelo, esta estructura geométrica produce un efecto físico llamado torsión, que puede entenderse como una torsión del espacio-tiempo. Este campo de torsión resulta ser crucial en la física de los agujeros negros.. El estudio demuestra que la torsión genera una fuerza repulsiva que cobra importancia a escalas extremadamente pequeñas, cerca del final de la vida de un agujero negro. A medida que el agujero negro se contrae debido a la radiación de Hawking, esta fuerza acaba contrarrestando un mayor colapso.. «Esta fuerza repulsiva actúa como un freno, deteniendo la evaporación antes de que el agujero negro desaparezca por completo», dice Pinčák.. En lugar de desaparecer, el agujero negro se estabiliza formando un pequeño remanente. Según el modelo, este objeto restante tiene una masa de aproximadamente 9 × 10⁻⁴¹ kilogramos, unas 10 mil millones de veces menor que la de un electrón.. Fundamentalmente, este remanente puede almacenar la información que ha caído en el agujero negro, evitando cualquier violación de la mecánica cuántica. La información está codificada en oscilaciones sutiles conocidas como modos cuasinormales, que actúan como portadoras de los datos perdidos.. El modelo también revela una conexión inesperada con la física de partículas: la existencia de tres dimensiones ocultas, junto con la presencia de torsión, produce el patrón de interacciones de partículas responsable del mecanismo de Higgs, el fenómeno que da masa a partículas elementales como electrones y quarks.. «El mismo campo de torsión genera un paisaje de energía potencial que es idéntico en forma al responsable de dar masa a los bosones W y Z, los portadores de la fuerza nuclear débil», dice Pinčák.. Este vínculo relaciona el comportamiento de los agujeros negros con la escala electrodébil, una escala de energía bien conocida en la física de partículas.. De cara al futuro, los investigadores pretenden conectar su marco teórico de forma más directa con teorías fundamentales como la teoría M y comprender mejor cómo se almacena la información en los remanentes. De confirmarse, la idea de que los agujeros negros dejan tras de sí diminutos remanentes ricos en información podría transformar nuestra comprensión de la gravedad, la mecánica cuántica y la estructura fundamental del universo.
Cuando un agujero negro se evapora por completo, la información sobre todo lo que ha caído en él parece desvanecerse, violando un principio fundamental de la mecánica cuántica.
El famoso físico teórico Stephen Hawking (1942-2018) propuso que los agujeros negros emiten radiación y se evaporan lentamente con el tiempo, lo que da lugar a una inquietante contradicción conocida como la paradoja de la pérdida de información.. Cuando un agujero negro se evapora por completo, la información sobre todo lo que ha caído en él parece desvanecerse, violando un principio fundamental de la mecánica cuántica.. Durante décadas, los físicos han intentado resolver esta paradoja. Ahora, un nuevo estudio, publicado el 19 de marzo en la revista General Relativity and Gravitation, sugiere que la respuesta podría residir en la estructura oculta del espacio-tiempo mismo.. El estudio lo han desarrollado científicos del Instituto de Física Experimental de la Academia Eslovaca de Ciencias. La nueva investigación explora un universo con más dimensiones que las cuatro que conocemos. En este marco, el cosmos contiene siete dimensiones, tres de las cuales son compactas e invisibles a escalas cotidianas.. «Experimentamos tres dimensiones espaciales y una temporal, cuatro dimensiones en total», explica Richard Pinčák, director del estudio. «Nuestro modelo propone que el universo en realidad tiene siete dimensiones: las cuatro que conocemos, más tres diminutas dimensiones adicionales tan compactas que no podemos percibirlas directamente», añade el investigador.. Estas dimensiones adicionales se organizan en una estructura altamente simétrica conocida como geometría G₂. Este marco matemático, frecuentemente explorado en teorías avanzadas como una versión de la teoría de cuerdas denominada teoría M, determina cómo se ‘pliegan’ las dimensiones ocultas.. «Piensa en ello como en el origami», dice Pinčák en declaraciones a Live Science. «La forma en que doblas el papel determina la figura final que puede adoptar».. En el nuevo modelo, esta estructura geométrica produce un efecto físico llamado torsión, que puede entenderse como una torsión del espacio-tiempo. Este campo de torsión resulta ser crucial en la física de los agujeros negros.. El estudio demuestra que la torsión genera una fuerza repulsiva que cobra importancia a escalas extremadamente pequeñas, cerca del final de la vida de un agujero negro. A medida que el agujero negro se contrae debido a la radiación de Hawking, esta fuerza acaba contrarrestando un mayor colapso.. «Esta fuerza repulsiva actúa como un freno, deteniendo la evaporación antes de que el agujero negro desaparezca por completo», dice Pinčák.. En lugar de desaparecer, el agujero negro se estabiliza formando un pequeño remanente. Según el modelo, este objeto restante tiene una masa de aproximadamente 9 × 10⁻⁴¹ kilogramos, unas 10 mil millones de veces menor que la de un electrón.. Fundamentalmente, este remanente puede almacenar la información que ha caído en el agujero negro, evitando cualquier violación de la mecánica cuántica. La información está codificada en oscilaciones sutiles conocidas como modos cuasinormales, que actúan como portadoras de los datos perdidos.. El modelo también revela una conexión inesperada con la física de partículas: la existencia de tres dimensiones ocultas, junto con la presencia de torsión, produce el patrón de interacciones de partículas responsable del mecanismo de Higgs, el fenómeno que da masa a partículas elementales como electrones y quarks.. «El mismo campo de torsión genera un paisaje de energía potencial que es idéntico en forma al responsable de dar masa a los bosones W y Z, los portadores de la fuerza nuclear débil», dice Pinčák.. Este vínculo relaciona el comportamiento de los agujeros negros con la escala electrodébil, una escala de energía bien conocida en la física de partículas.. De cara al futuro, los investigadores pretenden conectar su marco teórico de forma más directa con teorías fundamentales como la teoría M y comprender mejor cómo se almacena la información en los remanentes. De confirmarse, la idea de que los agujeros negros dejan tras de sí diminutos remanentes ricos en información podría transformar nuestra comprensión de la gravedad, la mecánica cuántica y la estructura fundamental del universo.
