Los científicos de la Universidad de Nottingham han dado un salto significativo en la comprensión del funcionamiento de uno de los misterios del universo. Han simulado con éxito las condiciones alrededor de los agujeros negros utilizando un baño de agua especialmente diseñado.

Sus hallazgos arrojan nueva luz sobre la física de los agujeros negros con la primera evidencia de laboratorio del fenómeno conocido como superradiancia. logrado usando agua y un generador para crear olas.

La investigación, dispersión superradiante rotacional en un flujo de vórtice, se ha publicado en Física de la naturaleza . Fue realizado por un equipo del Laboratorio de Gravedad Cuántica de la Facultad de Física y Astronomía.

El trabajo fue dirigido por Silke Weinfurtner de la Facultad de Ciencias Matemáticas. En colaboración con un equipo interdisciplinario, diseñó y construyó el 'baño' y el sistema de medición del agujero negro para simular las condiciones del agujero negro.

El Dr. Weinfurtner dijo:"Ha sido particularmente emocionante trabajar en esta investigación, ya que ha reunido la experiencia de los físicos, ingenieros y técnicos para lograr nuestro objetivo común de simular las condiciones de un agujero negro y demostrar que existe superadiancia. Creemos que nuestros resultados motivarán más investigaciones sobre la observación de superradiancia en astrofísica ".

¿Qué es la superradiancia?

El experimento de Nottingham se basó en la teoría de que un área inmediatamente fuera del horizonte de eventos de un agujero negro en rotación, el punto gravitacional de no retorno de un agujero negro, será arrastrada por la rotación y cualquier onda que entre en esta región. pero no se aparta del horizonte de sucesos, debería desviarse y salir con más energía de la que llevaba al entrar, un efecto conocido como superradiancia.

La superadiancia, la extracción de energía de un agujero negro en rotación, también se conoce como el mecanismo de Penrose y es un precursor de la radiación de Hawking, una versión cuántica de la superradiancia de un agujero negro.

¿Qué hay en Black Hole Lab?

El Dr. Weinfurtner dijo:"Algunos de los fenómenos extraños de los agujeros negros son difíciles, que no, imposible estudiar directamente. Esto significa que hay posibilidades experimentales muy limitadas. Así que esta investigación es un gran logro ".

El 'canal', está especialmente diseñado de 3 m de largo, Baño de 1,5 m de ancho y 50 cm de profundidad con un agujero en el centro. El agua se bombea en un circuito cerrado para establecer un flujo de drenaje rotatorio. Una vez a la profundidad deseada, se generaron ondas a frecuencias variadas hasta que se creó y registró el efecto de dispersión supraradiante utilizando un sensor de interfaz de fluido de aire 3D especialmente diseñado.

Se utilizaron pequeños puntos de papel blanco perforados por una máquina de coser especialmente adaptada para medir el campo de flujo:la velocidad del flujo de fluido alrededor del agujero negro analógico.

Todo empezó desde un comienzo humilde

Esta investigación se ha realizado durante muchos años. La idea inicial para crear un efecto superradiante con agua comenzó con un cubo y un bidé. El Dr. Weinfurtner dijo:"Esta investigación ha surgido desde un comienzo humilde. Tuve la idea inicial de un experimento a base de agua cuando estaba en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Italia y configuré un experimento con un balde y un bidé . Sin emabargo, cuando causó una inundación, ¡rápidamente me encontraron un laboratorio para trabajar!

Después de su postdoctorado, El Dr. Weinfurtner pasó a trabajar con Bill Unruh, el físico canadiense que también ha hecho contribuciones fundamentales a nuestra comprensión de la gravedad, agujeros negros, cosmología, campos cuánticos en espacios curvos, y los fundamentos de la mecánica cuántica, incluido el descubrimiento del efecto Unruh.

Su traslado a la Universidad de Nottingham aceleró su investigación, ya que pudo establecer su propio grupo de investigación con el apoyo del taller de maquinaria de la Facultad de Física y Astronomía.