octubre 22, 2021

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El premio Nobel para Stephen Hawking que puede ser

¿Es la muerte engañada Stephen Hawking un Premio Nobel?

Cuando el físico icónico falleció el 14 de marzo de 2018, ya se disponía de datos que podrían confirmar una predicción ominosa y de gran alcance que hizo hace más de cuatro décadas. El Dr. Hawking había planteado la hipótesis de que los agujeros negros, esa fatalidad de la gravedad, solo podían crecer más, nunca más pequeños, tragándose información a medida que avanzaba y amenazando nuestra capacidad para rastrear la historia del universo.

Estos datos se obtuvieron en 2015 cuando el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, o LIGO, registró señales de dos agujeros negros masivos que colisionaron y crearon un agujero negro aún más masivo.

La predicción del Dr. Hawking fue el primer paso crucial en una serie de conocimientos sobre los agujeros negros que cambiaron la física moderna. Lo que está en juego es si la gravedad de Einstein, que constituye el universo más grande, se rige por las mismas reglas de la mecánica cuántica, las reglas contradictorias que prevalecen dentro del átomo.

Se ha publicado la confirmación de las predicciones del Dr. Hawking Este verano en cartas de revisión física. Un equipo dirigido por Maximiliano Isi, físico del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y sus colegas pasaron años investigando los detalles de los hallazgos de LIGO, y en julio finalmente anunciaron que el Dr. Hawking tenía razón, al menos para este color negro. colisión de agujeros.

“Es una prueba emocionante porque es un resultado deseado desde hace mucho tiempo que no se puede lograr en un laboratorio en la Tierra”, dijo Matthew Geisler, investigador de la Universidad de Cornell y parte del equipo del Dr. Issey, en un correo electrónico. “Esta prueba requirió estudiar la fusión de dos agujeros negros a más de mil millones de años luz de distancia y no podría lograrse sin LIGO y sus detectores sin precedentes”.

Nadie afirma conocer la opinión del Comité del Premio Nobel, y los nombres de las personas nominadas para el premio se mantuvieron en secreto durante otros 50 años. Pero muchos estudiosos están de acuerdo en que la confirmación del Dr. Essie de la predicción de Hawking podría haber hecho que el Dr. Hawking, y sus coautores en un artículo específico sobre el tema, fueran elegibles para un Premio Nobel.

Pero el Premio Nobel no puede otorgarse póstumamente. El resultado del Dr. Issa llegó demasiado tarde.

La semana del Premio Nobel regresa el lunes, cuando algunos científicos esperan en una llamada telefónica para ungirlos como ganadores e invitarlos a una fastuosa gala en Estocolmo el 10 de diciembre (este año, debido a la pandemia, los premios se entregarán en países de los ganadores.)

El Dr. Hawking, posiblemente uno de los investigadores más reconocidos y honrados, nunca ha ganado un Premio Nobel y nunca lo hará. Su historia es un recordatorio de cómo el premio final al prestigio está sujeto a las vicisitudes del destino.

La historia comenzó en 1970, cuando el Dr. Hawking se estaba preparando para ir a la cama una noche, una tarea abrumadora para un hombre que ya estaba medio paralizado debido a la esclerosis lateral amiotrófica o la enfermedad de Lou Gehrig.

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Estaba pensando en agujeros negros, objetos con una fuerza gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ellos, según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Tienen lamas hasta el infinito.

Cada agujero negro está rodeado por un horizonte de sucesos, una burbuja invisible que marca el límite sin retorno; Lo que sea que entre nunca saldrá. El Dr. Hawking se dio cuenta de que la teoría de Einstein también significaba que el horizonte de eventos de un agujero negro nunca podría disminuir. Un agujero negro solo está ganando masa, por lo que el área de superficie total de su horizonte de eventos solo crece.

Fue una idea atrevida. La naturaleza no tenía por qué funcionar de esta manera. ¿Qué pasa si los agujeros negros se parten en dos, o se dispersan y desaparecen, como pompas de jabón?

La visión de Hawking se convirtió en la piedra angular del artículo de 1973 “Las cuatro leyes de la mecánica de los agujeros negros,Lo escribió con James Bardeen, ahora en la Universidad de Washington, y Brandon Carter, actualmente en el Centro Nacional Francés de Investigación Científica.

Estas leyes también contenían una perturbadora consecuencia de la física llamada teoría del “sin pelo”. El área de la superficie del horizonte de eventos es una medida de toda la información que ha ingerido el agujero negro. Es exactamente lo mismo con un agujero negro si consume materia o antimateria, un Tesla o un Volkswagen, un avestruz o una ballena. Los agujeros negros tienen solo tres propiedades: masa, espín y carga eléctrica. No hay más detalles, ni grabación de “Poesía”.

Esta teoría significa que a medida que un agujero negro envejece y aumenta su horizonte de eventos, también aumentará la cantidad de información perdida sobre lo que hay dentro. El universo se volverá cada vez más tonto, ocultando cada vez más detalles de su pasado, incluida quizás su existencia. El misterio se profundizó en 1974 cuando el Dr. Hawking calculó que los efectos cuánticos harían que un agujero negro se filtrara y explotara lentamente.

La búsqueda para comprender qué sucede con la información en un agujero negro ha cambiado la física básica y revitalizado a una generación de jóvenes teóricos. Lo que está en juego es si la gravedad de Einstein, que rige el universo, y la mecánica cuántica, que rige el microcosmos, siguen las mismas reglas.

“Todo comenzó cuando Hawking se dio cuenta de que el área total del horizonte de los agujeros negros nunca podría disminuir”, dijo el Dr. Isi.

Pero sin agujeros negros para experimentar, las ideas del Dr. Hawking no se pueden probar.

LIGO cambiará eso. Esa fue la promesa que Kip Thorne, físico teórico de Caltech y uno de los fundadores de LIGO, le hizo al Dr. Hawking en 2003. La nueva matriz podrá clasificar las propiedades de los agujeros negros para cuando el Dr. Cumplió 70 en 2012.

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“Tu regalo es que los detectores de ondas gravitacionales (LIGO, GEO, Virgo y LISA) pondrán a prueba tus predicciones de agujeros negros de la edad de oro, y comenzarás a hacerlo bien antes de tu 70 cumpleaños”, dijo recientemente el Dr. Thorne mientras le dice .

LIGO tardó más que eso, hasta el 14 de septiembre de 2015, en observar su primer evento histórico: la colisión de dos agujeros negros. Al hacer coincidir los patrones de onda detectados con simulaciones por computadora, el equipo de LIGO concluyó que uno de los agujeros negros era 36 veces más grande que nuestro sol y el otro era 29 veces más grande, equivalente a un total de 65 soles. La colisión resultó en un nuevo agujero negro con una masa de aproximadamente 62 soles. Tres soles de energía desaparecieron en las ondas gravitacionales que sacudieron el universo.

La observación no solo confirmó la existencia de ondas gravitacionales, como predijo Einstein hace 100 años, sino que proporcionó la primera evidencia directa de agujeros negros.

Una copia filtrada del documento de descubrimiento llegó al Dr. Hawking unos días antes del anuncio oficial de los resultados. Se asombró al no encontrar ninguna mención de las cuatro leyes de la mecánica de los agujeros negros, o de la posibilidad de que el descubrimiento les sirviera de prueba. Le envió un mensaje de texto al Dr. Thorne por Skype, el autor del artículo.

“Stephen está totalmente asombrado”, escribió el Dr. Thorne a sus colegas.

A nadie se le ocurrió verificar las leyes de la mecánica de los agujeros negros, y era demasiado tarde para agregar algo al artículo. Además, como explicó recientemente el Dr. Thorne, los datos eran demasiado ruidosos para medir el tamaño de un agujero negro recién formado lo suficientemente bien como para confirmar la teoría del Dr. Hawking.

En 2017, el Dr. Geisler, un estudiante graduado del Instituto de Tecnología de California, y sus colegas utilizaron simulaciones numéricas de agujeros negros en colisión para mirar más profundamente en el vórtice del fin del mundo.

Cuando se forma un agujero negro recién fusionado, vibra. Al igual que el tambor, genera un tono básico y armónicos: tonalidades o tonos básicos. El Dr. Geisler descubrió que los matices resultaban sorprendentemente fuertes al principio del proceso de fusión. Usando estos tonos, en 2019 él y sus compañeros Demuestre la teoría “sin pelo”, que establece que los agujeros negros solo pueden describirse mediante tres parámetros.

Este verano pudieron ampliar el alcance de su análisis explotando un grado significativo del nuevo agujero negro para medir su tamaño. Concluyen que el área del horizonte de eventos del nuevo agujero negro ha aumentado, como había predicho el Dr. Hawking durante mucho tiempo.

¿Habría ganado esto al Dr. Hawking un premio Nobel si todavía estuviera vivo?

“No me siento cómodo especulando”, dijo el Dr. Thorne, quien compartió el Premio Nobel de Física de 2017 por su papel en el desarrollo de LIGO.

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Andrew Strominger, de la Universidad de Harvard, colaborador desde hace mucho tiempo del Dr. Hawking, dijo: “No estoy al tanto de las deliberaciones del Comité Nobel, pero Hawking habría sido incluido en este premio si hubiera estado vivo. Las experiencias recientes harán que el caso es aún más fuerte “.

Daniel Holz, astrofísico de la Universidad de Chicago que forma parte de la colaboración de LIGO pero no del equipo del Dr. Essie, describió el resultado como “absolutamente notable”.

“Se puede decir que es una confirmación observacional de una de sus predicciones”, dijo. “Espero que el Comité Nobel se haya dado cuenta de eso”.

El premio de física siempre se ha inclinado hacia los descubrimientos prácticos y experimentales; Incluso Einstein ganó el premio por explicar el efecto fotoeléctrico, no por la relatividad. El punto más lejano al que llegó recientemente el Comité Nobel de Astrofísica Teórica fue en 2020, cuando Roger Penrose de la Universidad de Oxford recibió un premio por demostrar que los agujeros negros eran posibles en el universo.

Pero compartió el premio con dos astrónomos, Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, y Andrea Gansos, de la Universidad de California en Los Ángeles, ambos han estudiado el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

Incluso si el Dr. Hawking todavía estuviera vivo cuando se probó su teoría de la región del agujero negro, difícilmente sería una buena opción para él: el Premio Nobel podría otorgarse a tres personas como máximo. ¿Y qué hay del Dr. Bardeen y el Dr. Carter, coautores de Dr. Hawking? ¿Y el equipo del Dr. Issey?

El Dr. Hawking no sería el primer científico en morir demasiado pronto para recibir un Premio Nobel.

Michael Turner, un cosmólogo prominente ahora en la Fundación Kavli en Los Ángeles, escribió en un correo electrónico, refiriéndose al astrónomo Edwin Hubble, quien descubrió el universo en expansión. “Pero él murió primero”.

Robert Prout, físico teórico de la Université Libres de Bruselas, probablemente habría sido incluido en el Premio Nobel de 2013 por haber predicho la existencia del bosón de Higgs, junto con su colega François Englert y Peter Higgs de la Universidad de Edimburgo, si hubiera no ha sido. Murió en 2011.

Ronald Drever de la Universidad de Glasgow, uno de los fundadores de LIGO, habría compartido el Premio Nobel de 2017 con el Dr. Thorne y Rainer Weiss del Instituto de Tecnología de Massachusetts si no hubiera muerto a principios de 2017. Su lugar fue ocupado por Barry C Parrish de la Caltech.

El Dr. Hawking descansa junto a Isaac Newton y Charles Darwin en la Abadía de Westminster. Quizás eso sea mejor que pasar el invierno en Estocolmo.