¿Qué hay dentro de un agujero negro? Científicos tendrían la respuesta

¿Qué hay dentro de un agujero negro? El físico estadounidense Enrico Rinaldi y su equipo de la Universidad de Michigan, han utilizado la computación cuántica y el aprendizaje por ordenador para describirlo. 

Los científicos se basaron en el principio holográfico, que sugiere que las dos teorías existentes -la de las partículas y la de la gravedad- son equivalentes entre sí. La complejidad de las ideas radica en que se construyen en dimensiones distintas.

Como explica el portal The Brighter Side News "la gravedad existe en tres dimensiones dentro de la geometría de un agujero negro, pero la física de partículas vive en dos dimensiones en su superficie, un disco plano". 

El trabajo de Rinaldi y sus colegas, publicado en la revista PRX Quantum, examina cómo sondear la dualidad holográfica utilizando las computadoras para determinar el estado de energía más bajo de los problemas matemáticos conocidos como modelos matriciales cuánticos.

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Dado que la dualidad holográfica implica que lo que ocurre matemáticamente en un sistema que representa la teoría de partículas también afectará a un sistema que representa la gravedad, un modelo matricial cuántico de este tipo podría aportar conocimientos relacionados con la gravedad.

Rinaldi y sus colegas emplearon dos modelos matriciales más sencillos que pudieran ser resueltos con métodos tradicionales, pero con las propiedades de los modelos matriciales más difíciles utilizados para describir agujeros negros mediante la dualidad holográfica.

"Esperamos que comprendiendo las propiedades de esta teoría de partículas a través de los experimentos numéricos, entendamos algo sobre la gravedad", dijo Rinaldi al medio mencionado.

"Por desgracia, aún no es fácil resolver las teorías de partículas. Y ahí es donde los ordenadores pueden ayudarnos".

Los investigadores pretenden determinar la disposición precisa de las partículas en el sistema que representa el estado de energía más bajo del sistema, denominado estado fundamental, cuando resuelven estos modelos. No le ocurre nada al sistema en su estado natural a menos que se le añada algo que lo perturbe.

"Es muy importante entender cómo es este estado básico, porque así se pueden crear cosas a partir de él", explica el jefe de la investigación. 

"Para un material, conocer el estado básico es como saber, por ejemplo, si es conductor o superconductor, si es muy fuerte o débil. Pero encontrar este estado básico entre todos los estados posibles es una tarea bastante difícil. Por eso utilizamos estos métodos numéricos".

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"Como estas matrices son una representación posible para un tipo especial de agujero negro, si sabemos cómo están dispuestas las matrices y cuáles son sus propiedades, podemos saber, por ejemplo, cómo es un agujero negro por dentro. ¿Qué hay en el horizonte de sucesos de un agujero negro? ¿De dónde procede? Responder a estas preguntas sería un paso hacia la realización de una teoría cuántica de la gravedad".

Los resultados, dice Rinaldi, muestran un importante punto de referencia para futuros trabajos sobre algoritmos cuánticos y de aprendizaje automático que los investigadores pueden utilizar para estudiar la gravedad cuántica a través de la idea de dualidad holográfica.