Cientistas de Princeton criaram um microchip único capaz de simular a estrutura do espaço-tempo dentro de um buraco negro ou universo bidimensional em miniatura. Os primeiros resultados dos experimentos com este dispositivo foram apresentados na revista Nature.
“Computadores comuns, em princípio, não podem calcular o comportamento de materiais e sistemas quânticos complexos. Tentamos criar um dispositivo que fará a natureza fazer esses cálculos por nós. Este chip nos permitirá pensar em como podemos 'construir' a mecânica quântica em espaços curvos”, afirma Alicia Kollar, da Universidade de Princeton (EUA). Os buracos negros regulares e supermassivos têm uma gravidade tão forte que não pode ser superada sem exceder a velocidade da luz. Nenhum objeto ou radiação pode escapar além do impacto do buraco negro, que é chamado de "horizonte de eventos". O que acontece além do horizonte de eventos permanece um mistério e um assunto de controvérsia entre os físicos. A maioria dos cientistas acredita que, em princípio, não podemos olhar dentro de um buraco negro e estudar sua estrutura,já que isso levará a consequências extremamente desagradáveis - neste caso, não seremos capazes de "reconciliar" a teoria da relatividade de Einstein e a mecânica quântica.
No entanto, os buracos negros existem, e seu comportamento e existência devem ser explicados de alguma forma. Recentemente, os físicos começaram a acreditar que os buracos negros não são objetos tridimensionais, mas bidimensionais, uma espécie de "hologramas" cósmicos.
Essa teoria e as equações que a descrevem foram apresentadas no final dos anos 1990 por dois cosmologistas bem conhecidos - Juan Maldasena da Universidade de Princeton e Gerard 't Hooft da Universidade de Utrecht.
Eles sugeriram que o espaço-tempo dentro de um buraco negro não é "plano" por natureza, como no Universo circundante, mas tem uma curvatura negativa constante. Simplificando, é semelhante em geometria a uma sela ou esfera invertida e é projetado de forma que sua "borda", a borda interna do horizonte de eventos, esteja igualmente infinitamente distante de qualquer ponto dentro do buraco negro.
Como Collard observa, testar essa teoria, assim como outras idéias científicas que usam o espaço de Lobachevsky, foi complicado pelo fato de que o comportamento das partículas e de outros objetos em tal espaço era quase impossível de calcular.
Cientistas de Princeton resolveram esse problema criando o primeiro tipo de "simulador de buraco negro", usando geradores de micro-ondas em miniatura, bem como um chip especial no qual várias peças de supercondutores foram inseridas.
Eles desempenham o papel não de fios, mas de guias de ondas, ao longo dos quais partículas de luz geradas por fontes de microondas podem se mover e interagir indiretamente umas com as outras. Essas interações irão desacelerar o movimento de outras partículas ou influenciá-las de outras maneiras.
Collard e seus colegas descobriram que, se esses guias de onda fossem dispostos em uma estrutura semelhante a um favo de mel composta de cinco, seis ou octógonos, os fótons dentro deles começariam a se comportar como se estivessem dentro de um buraco negro ou outro espaço com curvatura negativa.
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Esses chips, como observam os cientistas, ajudarão não apenas a revelar muitos segredos dos buracos negros, incluindo como objetos semelhantes evaporam sob a influência do estudo de Hawking, mas também a acelerar muitos cálculos quânticos em química, física e outros campos da ciência.
Para isso, como o físico admite, é preciso mudar o funcionamento da versão atual do chip para que os fótons comecem a interagir mais ativamente entre si. Este é um problema completamente solucionável que os pesquisadores de Princeton estão planejando resolver em um futuro muito próximo.
