El último artículo de Stephen Hawking divide a los físicos

Un mes después de que Stephen Hawking, Malcolm Perry y Andrew Strominger publicaran en línea un artículo sobre agujeros negros, los físicos siguen sin ponerse de acuerdo sobre su significado.

Algunos apoyan la conclusión principal del trabajo, el cual defiende haber dado con un método prometedor para resolver la paradoja de la información de los agujeros negros, un problema identificado por Hawking hace 40 años y considerado fundamental en gravedad cuántica. «Creo que hay un sentimiento general de entusiasmo por una nueva forma de ver las cosas que podría sacarnos del atolladero», señala Strominger, físico teórico de Harvard. El investigador presentó los resultados el pasado 18 de enero en una concurrida charla en la Universidad de Cambridge, institución a la que pertenecen Hawking y Perry. Otros expertos no están tan seguros de que el nuevo enfoque vaya a permitir resolver la paradoja, aunque algunos opinan que arroja luz sobre varios problemas físicos.

En los años setenta, Hawking descubrió que los agujeros negros no son completamente negros, sino que emiten una cierta cantidad de radiación. Según las leyes cuánticas, en el exterior de un agujero negro deberían crearse pares efímeros de partículas virtuales. Hawking demostró que algunas de ellas podrían vencer la atracción gravitatoria del agujero negro y escapar hacia el infinito, llevándose consigo parte de la masa del objeto. Como consecuencia, este debería encoger lentamente hasta acabar desapareciendo.

En 1976, Hawking mostró que las partículas emitidas por un agujero negro -hoy conocidas como “radiación de Hawking”- tendrían propiedades completamente aleatorias. Por tanto, una vez que el agujero negro hubiese desaparecido, la información de todo lo que una vez hubiera caído en su interior se perdería para siempre. Dicho resultado choca con las leyes cuánticas, las cuales prohíben que la información se destruya. “Aquel artículo ha causado más noches de insomnio entre los físicos teóricos que ningún otro en la historia”, afirmó Strominger durante su charla.

El fallo, explicó el investigador, consiste en pasar por alto la capacidad del vacío para almacenar información. En su artículo, los autores analizaron las propiedades de ciertas partículas llamadas suaves (soft particles): el límite de energía cero de las partículas habituales, como el fotón o el gravitón. Estas se han venido utilizando hasta ahora para efectuar determinados cálculos en física de partículas. El nuevo trabajo observa que el vacío en torno a un agujero negro no tiene por qué carecer de partículas, sino que puede incluir toda una variedad de partículas suaves.

Los autores argumentan que todo lo que caiga en un agujero negro debería dejar una huella en tales partículas. «Si estás en el vacío y suspiras -o haces cualquier otra cosa-, estarás agitando una gran cantidad de gravitones suaves», apunta Strominger. Ello alteraría las propiedades del vacío y haría que, en el caso de un agujero negro, la información se conservase. El nuevo artículo va más allá y propone un mecanismo para explicar la transferencia de información al agujero negro. Para ello, los autores calcularon cómo codificar la información en una descripción cuántica del horizonte de sucesos del agujero negro (la frontera más allá de la cual ningún objeto puede volver atrás).

Transferencia problemática

Con todo, el problema aún no está zanjado por completo. Abhay Ashtekar, experto en gravitación de la Universidad de Pensilvania, opina que el mecanismo propuesto para transferir la información al agujero negro resulta poco convincente. Además, los autores reconocen que aún no saben cómo explicar la posterior transferencia de información a la radiación de Hawking, un paso necesario para resolver por completo la paradoja.

Steven Avery, físico teórico de la Universidad Brown, se muestra escéptico sobre las posibilidades del nuevo enfoque para resolver la paradoja de la información, pero encuentra interesantes los nuevos hallazgos sobre partículas suaves. Avery señala que, en varios trabajos previos, Strominger ha demostrado que estas partículas se hallan asociadas a sutiles simetrías de las interacciones de la naturaleza, algunas de las cuales ya se conocían pero otras no.

Otros son más optimistas. Sabine Hossenfelder, experta en gravedad cuántica del Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt, sostiene que, junto con un trabajo suyo, el nuevo artículo podría resolver una controversia reciente conocida como «problema del muro de fuego» (firewall problem): la cuestión de si la radiación de Hawking debería convertir el horizonte de un agujero negro en una especie de membrana de muy alta energía. De ser el caso, el fenómeno contravendría el principio de equivalencia de la relatividad general de Einstein, según el cual un observador que cayese en un agujero negro no debería sentir nada especial a atravesar el horizonte. «Si el vacío puede adoptar diferentes estados, la información puede transferirse a la radiación sin añadir energía al horizonte. Por tanto, tampoco habría muros de fuego», apunta la investigadora.