Dos investigadores del Departamento de Física (DFI) de la FCFM establecieron una analogía entre el comportamiento de los agujeros negros y sistemas en la escala de un nanómetro (la millonésima parte de un milímetro), lo que podría utilizarse en la construcción de futuros dispositivos electrónicos como chips ultra pequeños.
La investigación se titula Magnonic Black Holes (Agujeros Negros Magnónicos) y fue desarrollada por Alejandro Roldán, Post-Doctorado del DFI y del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (CEDENNA), actualmente profesor de la Universidad de Aysén; Álvaro Núñez, académico del DFI; y Rembert Duine de la Universidad de Utrecht, Holanda.
Teoría e imaginación
El trabajo se basa en cálculos teóricos sobre la interacción del magnetismo con las corrientes eléctricas, como describe el Doctor Núñez: “usando principalmente la imaginación de los tres autores”, en un desarrollo que duró seis meses, donde estudiaron las propiedades cuánticas de la radiación emitida por los agujeros negros.
“Descubrimos que es posible construir sistemas sumamente pequeños (nanométricos) cuyo comportamiento es análogo al de los agujeros negros. La característica fundamental de un agujero negro es que su gravedad es tan grande que nada, ni siquiera la luz, puede escapar a su atracción. En nuestro sistema creamos un efecto análogo que impide que las excitaciones magnéticas escapen de una región, comportándose como la luz en la cercanía de un agujero negro. Esto nos lleva a la posibilidad de estudiar las propiedades de la naturaleza en condiciones extremas, como las que se predicen en la vecindad de una agujero negro, en un laboratorio”, agrega el físico.
La idea consiste en crear excitaciones magnéticas (magnones) en un sistema sometido a corrientes eléctricas, logrando que se comporten de la misma manera que la luz en torno a un agujero negro. Este fenómeno, podría ser replicado en una nueva generación de dispositivos magneto-electrónicos.
Para los científicos, el gran aporte de este trabajo es tender un puente entre dos áreas de la ciencia hasta ahora disconexas: la de lo muy pequeño (nanotecnología) y la de lo muy grande (cosmología).
El siguiente paso en la investigación es lograr que, una vez implementado, este método pueda utilizarse en la construcción de piezas nanométricas para futuros dispositivos, lo que podría tener aplicaciones en el contexto de la informática.
El mundo de lo grande y el mundo de lo pequeño
Roldán explica que “desde un punto de vista clásico, un agujero negro es una región del espacio en la que se concentra una cantidad de materia tan grande que nada puede escapar de ella, ni siquiera la luz. No obstante lo anterior, Stephen Hawking demostró que, debido a efectos cuánticos, los agujeros negros no son tan negros y en realidad se están evaporando”, lo que ha sido denominado como radiación de Hawking.
Estas radiaciones han sido un tema fundamental de investigación sobre los agujeros negros y han generado un debate en el mundo científico, ya que no han podido ser estudiadas experimentalmente. El aspecto fundamental de este trabajo es que ofrece un sistema experimental donde observar la radiación de Hawking. Este resultado permite poner a prueba las predicciones de Hawking y puede ser de gran ayuda para lograr una mejor comprensión de estos objetos astronómicos.
Por tanto, en este trabajo “hemos tomado la teoría de Hawking como una inspiración y la hemos aplicado a sistemas nanométricos”, explica el investigador. “Hemos demostrado que es posible construir sistemas nanométricos cuyo comportamiento es análogo al de los agujeros negros, pero cuya radiación de Hawking es medible en un laboratorio”, concluye el físico.
