Recuerdos del fuego

Terminado mi paper sobre bombas de agujero negro, ahora estoy trabajando en una secuela: el hongo atómico que deja su explosión.

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Recordemos del post anterior que las bombas de agujero negro ocurren si hay superradiancia, es decir ondas cuya energía viaja en sentido contrario a al que se mueve la información. En ese post se explica mejor el fenómeno de superradiancia, acá solo nos importa que requiere un agujero negro y unas ciertas ondas.

Sin embargo, dado que la mecánica cuántica implica una dualidad entre ondas y partículas, decir que hay ondas siendo irradiadas desde el agujero negro es lo mismo que decir que hay partículas saliendo de él. Entonces, cuando el agujero negro explota ¿que pasa con esas partículas? ¿adónde van a parar? Acá viene lo interesante.

Resulta que si la gravedad funciona exactamente como lo dijo Einstein, entonces esas partículas o bien caen en el agujero negro, o bien se dispersan. Pero si la gravedad tiene pequeñas correcciones respecto de la propuesta de Einstein, entonces podría formarse una nube residual de partículas alrededor del agujero negro. Esta nube escalar estaría flotando alrededor del objeto, atraída hacia él por la gravedad, pero repelida por la carga eléctrica.

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Si la nube es lo bastante grande, su fuerza de gravedad deforma al agujero negro, transformándolo en un agujero negro peludo. A quien esa denominación le parezca chiste escatológico, no descubrió nada: lo es.

Tal agujero negro con su nube escalar o, si ésta es muy grande, tal agujero negro peludo, no puede existir en la teoría de Einstein. O sea que si encontráramos un agujero negro rodeado del residuo de una explosión de este tipo, indicaría que la teoría de Einstein no es una descripción completa de la gravedad.

Otra cosa interesante es que podemos arrancar un pedazo de la nube escalar, del pelo del agujero negro, y llevarlo lejos. Ese pedazo de nube toma, por acción de la gravedad, la forma de una esfera, que se mantiene inflada por la repulsión eléctrica entre las partículas que la componen. Tal esfera de partículas se llama estrella de bosones, y es otro miembro del zoológico de residuos de una explosión de bomba de agujero negro.

Si la estrella de bosones es demasiado grande, su peso no puede ser contrarrestado por la repulsión eléctrica, y colapsa sobre si misma. Este colapso da origen a otro agujero negro, muy parecido al que teníamos antes de la explosión, sólo que más chico. Está rodeado de las mismas partículas que forman ondas superradiantes… o sea que ¡ B O O M ! se produce una explosión secundaria.

Así que a vos, troll, que me llamás “ñoqui de Conicet”, no te relajes. Que te voy a probar la utilidad de mi trabajo volándote bien a la mierda…

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El universo en una línea

Fuente

Esta fórmula contiene toda la realidad hasta la escala que conocemos hoy. Es la piedra filosofal que buscaban los alquimistas. Es el Aleph.

En esa ecuación, W nos da la probabilidad de cualquier proceso físico que empieza en un estado inicial y termina en un estado final. El estado inicial consiste en un cierto número de partículas de distintos tipos desparramadas en el espacio. Lo mismo para el estado final.

La primera parte de la fórmula, etiquetada como “quantum mechanics”, dice sume sobre todas las posibles trayectorias de las partículas de cada tipo que unan los estados inicial y final

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Cada corchete es la suma sobre algún tipo dado de partícula [Dg] son los gravitones_[DA]_ son fotones, mesones y gluones, [DPhi] (la O tachada verticalmente) es el bosón de Higgs, [Dpsi] (la U tachada verticalmente) es la materia: electrones, muones, quarks, y neutrinos.

Hay que sumar sobre todas las posibles trayectorias de todas esas partículas entre la configuración inicial y la configuración final. Cada trayectoria tiene un peso, que viene dado por todo lo que sigue en la fórmula entre los corchetes grandes. Esa parte contiene el peso de una trayectoria de gravitón (la parte con R etiquetada como “gravity”) o de fotón o gluón (la parte con F etiquetada como “other forces”) y así.

Entre todas las posibles trayectorias, existen algunas donde una partícula de un tipo se transforma en otras varias de otro tipo. Estos eventos se conocen como desintegraciones. Hay tambié otras trayectorias donde un cierto número de partículas de diversos tipos chocan y se transforman en una partícula de un tipo dado. Estas son las colisiones o fusiones. Para sumar sobre todas las trayectorias, hay que sumar también sobre las que tienen desintegraciones y colisiones o fusiones. La parte de la fórmula que entre los corchetes grandes contiene también la información sobre la probabilidad de tales eventos.

Si somos capaces de hacer suma sobre todas las trayectorias y calcular W, la probabilidad de pasar del estado inicial al final será WW*. El principal problema con esa fórmula es que podemos calcular dicha suma sólo cuando las desintegraciones y colisiones o fusiones son poco probables o débiles. Cuando esos procesos son muy probables o fuertes, no sabemos hacer la suma. En esos casos la fórmula es correcta pero por ahora inútil.

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Las interacciones son fuertes en el núcleo atómico, en los agujeros negros, durante el Big Bang, en las colisiones del LHC, en los superconductores de alta temperatura, y en algunos otros casos. No casualmete, esas son las áreas más importantes de investigación dentro de la física teórica actual ¡queremos descubrir como sumar esa formula!

Hermosa ecuación. Obra de Richard P. Feynman y Paul A. M. Dirac, y varios cientos más de personas brillant¡ÑOQUIS!¡ÑOQUIS!¡LA PLATA DE MIS IMPUESTOS!

Bombas de agujero negro, o la Molotov del nerd

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A las bombas de agujero negro, o BH bombs, también se les puede asociar un apellido ruso: el de Saul Teukolsky, quién las inventó en colaboración con William Press. Se basan en un fenómeno interesantísimo conocido como superradiancia, que contiene una cantidad hermosa de física en su descripción.

Imaginemos el sonido que constituye una palabra. Viaja por el aire en forma de una perturbación u onda, y transmite información.

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Ese sonido está compuesto de varios tonos puros, mezclados de una manera compleja. Sin embargo, los tonos puros no transmiten información, después de todo nada es menos significativo que un monótono tuuuuuuuu (de hecho la palabra monótono significa un solo tono). Es la mezcla de varios tonos lo que contiene la información de la palabra.

Cada tono viaja independientemente por el aire, moviéndose con una velocidad propia, conocida como velocidad de fase. Lo interesante es que la palabra, que como vimos es una mezcla de tonos, se mueve con otra velocidad, diferente, conocida como velocidad de grupo.

Es decir que cada uno de los tonos se puede estar moviendo más rápida o más lentamente que la palabra en sí. Las velocidades de fase y de grupo son diferentes. Esta situación puede ser más extraña aún: en algunas circunstancias extremas, los tonos puros se pueden estar moviendo en la dirección contraria a la de la palabra completa. La velocidad de fase y la de grupo estarían yendo en direcciones distintas. Esta situación se llama superradiancia.

Todo lo anterior sobre el sonido se puede aplicar a la luz o a las ondas de radio. Hay una velocidad de fase para los colores o frecuencias puras, y hay una velocidad de grupo para el rayo de una linterna o la señal de Internet. Y pueden ir en direcciones contrarias.

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Si incluimos agujeros negros, el cuadro se vuelve aun más interesante. Como nada puede salir de un agujero negro, las velocidades de cualquier cosa en su vecindad deben ir hacia adentro. En otras palabras los objetos caen en el agujero negro. Pero cuando hay superradiancia, las velocidades de grupo y fase van en direcciones contrarias, y entonces aparece un interrogante: ¿cuál de las dos es la que debe ir hacia adentro del agujero negro?

Recordemos que la velocidad de fase es la del color o frecuencia pura, y la de grupo es la de la señal que transmite la información.

Lo que no puede salir de un agujero negro es la información. Por lo tanto es la velocidad de grupo la que debe apuntar hacia adentro del objeto. La información debe estar cayendo en el agujero negro.

La dirección de la velocidad de fase, por otro lado, es irrelevante, ya que los colores puros no transmiten información. Si hay superradiancia, el hecho de que la velocidad de grupo vaya hacia adentro del agujero negro implica que la de fase, que va en sentido contrario, debe ir hacia afuera ¡Salen colores puros del agujero negro!

Por lo tanto cuando hay superradiancia, el agujero negro está brillando en un color puro y emitiendo energía. Esta energía se puede concentrar poniendo un espejo alrededor del objeto. Si el espejo es bueno, la concentración de energía es explosiva. Esto es una bomba de agujero negro o BH bomb.

No creo que las BH bombs estén disponibles en el corto plazo. Es el tipo de investigación básica, no aplicada, que rinde frutos sólo al cabo de muchos años. Este suele ser el tipo de investigación más cuestionado por los defensores del ajuste en ciencia y tecnología. En función de esto, dejaré intrucciones precisas a mis nietos, para que vuelen a la mierda la descendencia de los imbéciles que hoy nos llaman “inútiles”.