Buraco negro artificial pode comprovar teoria de Hawking

Em um laboratório escocês, um tipo revolucionário de laser está tomando forma – o primeiro a ser feito a partir de um buraco negro artificial. Uma vez completo, o aparelho poderia ajudar a confirmar evidências de que os buracos negros reais, apesar do nome, emitem luz.

No coração de tal laser está um fenômeno que Stephen Hawking previu na década de 1970, e que os físicos têm caçado desde então. Embora nem mesmo a luz possa escapar de sua gravidade, Hawking calculou que os buracos negros deveriam emitir um fraco brilho, denominado Radiação Hawking.

Essa é uma consequência da mecânica quântica, que afirma que o vácuo não é realmente um vazio, mas possui pares fugazes de partículas e seus homólogos de antimatéria. No vácuo do horizonte de eventos, que determina o ponto sem volta de um buraco negro, surgem constantemente partículas e antipartículas. Mas pode ser que uma partícula caia no buraco negro, enquanto sua antipartícula escape, então elas não irão se aniquilar. A partícula ou antipartícula escapa em forma de radiação – emitindo um fraco brilho.

Esse brilho é fraco demais para se ver. Então, para confirmar a teoria de Hawking, os físicos estão simulando buracos negros artificias em laboratório, imitando a física do horizonte de eventos de um buraco negro real.

Em 2010, a equipe de pesquisadores liderada por Daniele Faccio, da Heriot-Watt University, no Reino Unido, conseguiu criar um sistema semelhante. Como um horizonte de eventos gravitacional é muito difícil de se fazer (isso sem falar no perigo que representam), seu horizonte artificial era na verdade um pulso de luz laser que se move através de um pedaço de vidro, que através de complexos mecanismos, possui um comportamento semelhante a um buraco negro de verdade.

Os pesquisadores detectaram um excesso de fótons emanados de seu horizonte de eventos, que eles tomam como evidência da radiação Hawking. Outros físicos discordam sobre o resultado do estudo, já que a equipe não estava trabalhando com um buraco negro de verdade.

Logo, porém, a equipe de Heriot-Watt foi capaz de fazer o seu buraco negro modelo fazer algo que os reais não podem: atuar como lasers. Isso pode produzir provas mais contundentes da teoria de Hawking.

Lasers convencionais constroem seus raios brilhantes ao refletir luz entre dois espelhos através de um bloco de material denominado meio de ganho. Ao se locomover, os fótons excitam os átomos nesse meio, que emitem novos fótons exatamente na mesma frequência, criando um feixe de luz laser.

Ted Jacobson, da Universidade de Maryland, sugeriu a substituição dos dois espelhos com um buraco negro e seu “reverso” – um buraco branco. Nunca detectado na natureza, um buraco branco, ao invés de sugar matéria do universo, seria uma fonte de matéria que se proveniente de seu interior. Alguns físicos acreditam que enquanto um buraco negro suga matéria do nosso universo, essa matéria é expelida de volta em um universo paralelo.

A equipe de Faccio tem tentado colocar a ideia de Jacobson em prática. Seu plano é enviar dois pulsos de luz através de um diamante em rápida sucessão, o equivalente a um buraco branco artificial aninhado dentro de um buraco negro. ”Isso realmente não faz muito sentido do ponto de vista cosmológico”, diz Faccio. ”Seria um absurdo. Mas nesses modelos de laboratório, você pode fazer isso.”

A luz injetada entre os horizontes salta para trás e para frente, pois não pode entrar no buraco branco nem escapar do buraco negro. Se a radiação Hawking existir de fato, ela iria ficar amplificada enquanto salta, formando uma luz laser mais fácil de ser detectada do que nas experiências anteriores, comprovando sua existência.