Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo con enormes cantidades de gravedad. Los científicos pensaron originalmente que nada podría escapar a los límites de estos objetos masivos, incluida la luz.

La naturaleza precisa de los agujeros negros ha sido cuestionada desde que la teoría general de la relatividad de Albert Einstein dio lugar a la posibilidad de su existencia. Entre los hallazgos más famosos se encuentra la predicción del físico inglés Stephen Hawking de que algunas partículas se emiten realmente en el borde de un agujero negro.

Los físicos también han explorado el funcionamiento de las aspiradoras. A principios de la década de 1970, mientras Hawking describía cómo la luz puede escapar de la atracción gravitacional de un agujero negro, El físico canadiense William Unruh propuso que un fotodetector acelerado lo suficientemente rápido podría "ver" la luz en el vacío.

Una nueva investigación de Dartmouth avanza estas teorías al detallar una forma de producir y detectar luz que antes se pensaba que no era observable.

"En un sentido cotidiano, los hallazgos parecen sugerir sorprendentemente la capacidad de producir luz desde el vacío vacío, "dice Miles Blencowe, el Profesor Distinguido de Física Eleanor y A. Kelvin Smith e investigador principal del estudio. "Tenemos, en esencia, produjo algo de la nada; la idea de eso es genial ".

En física clásica, el vacío se considera la ausencia de materia, luz, y energía. En física cuántica, el vacío no está tan vacío, pero lleno de fotones que fluctúan dentro y fuera de la existencia. Sin embargo, tal luz es virtualmente imposible de medir.

Con la ciencia ya demostrando que la observación de la luz en el vacío es posible, el equipo se propuso encontrar una forma viable de detectar los fotones.

La teoría, publicado en Física de las comunicaciones , predice que las imperfecciones a base de nitrógeno en una membrana de diamante que se acelera rápidamente pueden hacer la detección.

En el experimento propuesto, un diamante sintético del tamaño de un sello postal que contiene los detectores de luz a base de nitrógeno está suspendido en una caja de metal súper enfriada que crea un vacío. La membrana que actúa como un trampolín atado, se acelera a un ritmo masivo.

"El movimiento del diamante produce fotones, "dice Hui Wang, Guarini '21, un investigador postdoctoral que escribió el artículo teórico como estudiante de posgrado. "En esencia, todo lo que necesitas hacer es agitar algo lo suficientemente violenta como para producir fotones entrelazados ".

El estudio, que fue apoyado por la National Science Foundation, es el primero en explorar el uso de múltiples detectores de fotones, los defectos de diamante, para amplificar la aceleración y aumentar la sensibilidad de detección. La oscilación del diamante también permite que el experimento tenga lugar en un espacio controlable a velocidades intensas de aceleración.

"Los fotones detectados por el diamante se producen en pares, "dice Hui." Esta producción de pares, fotones entrelazados es una prueba de que los fotones se producen en el vacío y no a partir de otra fuente ".

La luz detectada existe en frecuencia de microondas, por lo que no es visible para el ojo humano, pero Blencowe y Wang esperan que el trabajo contribuya a la comprensión de las fuerzas físicas que contribuyen a la sociedad de la forma en que lo han hecho otras investigaciones teóricas. En particular, el trabajo puede ayudar a arrojar luz experimental sobre la predicción de Hawking de la radiación de agujeros negros a través de la lente de la investigación de Einstein.

"Parte de la responsabilidad y la alegría de ser teóricos como nosotros es difundir ideas, ", dice Blencowe." Estamos tratando de demostrar que es factible hacer este experimento, para probar algo que hasta ahora ha sido extraordinariamente difícil ".