J.L.F. Barbón IFT UAM/CSIC Madrid
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J.L.F. Barbón IFT UAM/CSIC Madrid
AGUJEROS NEGROS y los Fundamentos de la Física J.L.F. Barbón IFT UAM/CSIC Madrid UN AGUJERO NEGRO es una región en la que la luz está atrapada por efecto de la gravedad γ UN AGUJERO NEGRO es una región en la que la luz está atrapada por efecto de la gravedad γ E = mc 2 Velocidad de escape ∞ Velocidad de escape ∞ Vescape = � 2GM R “La velocidad de la luz es un límite infranqueable en la propagación de energía y de información” V ≤c Una estrella con radio menor que el “radio de Schwarzschild” 2GM M Rs = ≈ 3 Km 2 c M⊙ sería negra... Los A.N. astrofísicos involucran fenómenos extremos Los A.N. astrofísicos involucran fenómenos extremos 3 Km ¡PERO! Rs ∼ Masa ∼ Densidad × Volumen ∼ R 3 ¡PERO! Rs ∼ Masa ∼ Densidad × Volumen ∼ R 3 ¡PERO! Rs ∼ Masa ∼ Densidad × Volumen ∼ R 3 ¡PERO! Rs ∼ Masa ∼ Densidad × Volumen ∼ R órbita de Urano ∼ Rs M ≈ 109 M⊙ ¡No se precisan situaciones extremas! 3 John Michell y Pierre S. Laplace hablaron de “estrellas negras” 1783 1796 ¿Por qué un AGUJERO? Maelstrom!!! En un agujero negro, ocurre lo mismo sustituyendo flujo de agua flujo de espacio velocidad del sonido velocidad de la luz El espacio “fluye” a la velocidad de escape cerca de un agujero negro, el espacio se “contrae” continuamente y finalmente se destruye en la singularidad A grandes distancias, el universo se expande porque el espacio se “estira” continuamente La gravitación es la “elasticidad” del espacio La singularidad en el interior de un agujero negro es como un BIG BANG en sentido inverso La singularidad en el interior de un agujero negro es como un BIG BANG en sentido inverso CUESTIONES DE FUNDAMENTOS ! La información y la energía se propagan a velocidad máxima v≤c ! La gravitación equivale a la “elasticidad” del espacio ! Para extraer información de un sistema en tiempo Δt, es necesario introducir al menos una energía con indeterminación ΔE ≥ / Δt La estructura cuántica del vacío La estructura cuántica del vacío La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E La estructura cuántica del vacío L �c E∼ L −E +E G c � G c � G c � G c � G c � G c � G c � G c ? � Stephen Hawking �c = 8πGM 3 TH ¡Primera fórmula de la gravitación cuántica! +E tiempo +E −E −E +E −E El agujero negro se traga partículas virtuales de energía negativa y emite las de energía positiva E = mc 2 Decrece la masa del agujero negro, se “evapora” La emisión depende exclusivamente de la vecindad del horizonte, que no contiene información sobre el estado inicial Al evaporarse, el agujero negro emite toda su energía, y nada de su “información” La paradoja de Hawking viola el principio fundamental de la conservación de la información En los años 80, Hawking aventuró apuestas informales con colegas asegurando que la información se destruye en ANs El intenso debate demostró que la paradoja se puede resolver si... El intenso debate demostró que la paradoja se puede resolver si... toda la información del interior del AN existe codificada en el horizonte como en un holograma Este punto de vista radical se conoce como el PRINCIPIO HOLOGRAFICO G. ´t Hooft L. Susskind En 1997 Maldacena logró decodificar el holograma para ciertos agujeros negros no físicos En 1997 Maldacena logró decodificar el holograma para ciertos agujeros negros no físicos En este caso la información está codificada en un estado de quarks “calientes” Plasma de quarks y gluones ¿¿¿Podemos??? LHC RHIC & LHC : plasma quark-gluon casi “perfecto” El principio holográfico predice una viscosidad muy baja, en buen acuerdo con las medidas η 1 ∼ s 4π EPILOGO: ... tras los resultados de Maldacena... Hawking finalmente concedió en 2004 El principio holográfico podría ser la piedra angular de una nueva revolución conceptual que completaría la “trinidad” de las constantes fundamentales de la física c G � GRACIAS