Agujeros negros, ¿el fluido de baja viscosidad mas perfecto?
(NC&T) Esa sustancia y otras similares a ella podrían ser los fluidos más perfectos porque tienen una viscosidad, o resistencia a fluir, extremadamente baja. Así lo cree Dam Thanh Son, un profesor adjunto de física en el Instituto de Teoría Nuclear de la Universidad de Washington.
Son y dos colegas usaron un método de cálculo basado en ciertos aspectos de la teoría de las cuerdas para determinar que un agujero negro en 10 dimensiones (o la imagen holográfica de un agujero negro, un plasma de quarks-gluones, en tres dimensiones espaciales), se comporta como si tuviese una viscosidad cercana a cero, la más baja nunca medida.
Es fácil ver la diferencia en viscosidad entre una jarra de miel o melaza a temperatura ambiente y un vaso de agua. La miel es mucho más espesa y viscosa, y es vertida muy despacio comparada con el agua.
Usando la teoría de las cuerdas como una herramienta de medición, Son y sus colegas Pavlo Kovtun de la Universidad de California, Santa Bárbara, y Andrei Starinets del Instituto Perimetral para la Física Teórica en Waterloo, Ontario, ha encontrado que el agua es 400 veces más viscosa que el fluido del agujero negro que contenga el mismo número de partículas por pulgada cúbica.
 | | Materia rodeando un agujero negro. (Foto: STScI) |
"Si fuésemos capaces de revolver un agujero negro como si fuese un vaso de agua, este fluido se movería por algún tiempo" -explica Son-. "Pero después de un rato regresaría al estado de reposo, de la misma manera que si se hubiese hecho con una taza de agua: el agua se mueve un rato, cada vez menos, y al final su movimiento se detiene. La viscosidad es la razón de por qué el agua se detiene. De modo similar, uno puede aplicar el concepto de viscosidad a un agujero negro, y la viscosidad es la razón de que al final se detenga, después de haber sido revuelto".
Este estudio teórico sobre el uso de la teoría de las cuerdas para calcular la viscosidad de un agujero negro, ha sido presentado en Physical Review Letters, una revista científica de la Sociedad Americana de Física. El trabajo está financiado por subvenciones del Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Fundación Nacional de la Ciencia y la Fundación Alfred P. Sloan.
Los físicos han usado durante años la teoría de las cuerdas para unificar las fuerzas de la gravedad y el electromagnetismo, por ejemplo cuando las observaciones que involucran una fuerza no se pueden reconciliar con las que involucran otra.
En la teoría de las cuerdas, las partículas elementales son descritas como pequeños objetos unidimensionales llamados cuerdas, en lugar de como puntos simples que no tienen dimensión. Pero la teoría de las cuerdas requiere por lo menos de seis dimensiones más allá de las cuatro en las que los humanos tradicionalmente piensan y funcionan y que son las tres dimensiones espaciales más el tiempo, un cuarteto a menudo llamado el espacio-tiempo. La mayor parte de esas dimensiones extra se piensa que son diminutas, pero pueden tener efectos medibles en las otras dimensiones.
Para ser comparable al plasma de quarks-gluones, la temperatura de un agujero negro debe ser de unos 2 billones de grados Celsius. Con ese calor tan extremo, no es sorprendente que éste pueda evaporarse como otros líquidos. Eso es exactamente lo que le pasa a los agujeros negros en tres dimensiones espaciales, según una teoría bien aceptada de la radiación de partículas por los agujeros negros, debida al célebre físico inglés Stephen Hawking.
Pero en las 10 dimensiones de la teoría de las cuerdas, el fluido de un agujero negro no es como otros fluidos. El espacio-tiempo es considerado como plano en nuestra percepción, explica Son, y cinco de las dimensiones extras están compactadas en una pequeña esfera, finita. En la dimensión restante, sin embargo, el espacio es curvado. La evaporación no ocurre en esta dimensión, porque a medida que las partículas son radiadas del fluido, golpean el borde curvado de la dimensión y son rebotadas de nuevo hacia el agujero negro.
Aunque la temperatura extrema de un agujero negro, entre otras cosas, le haría un lugar del todo inhóspito para los seres humanos, su viscosidad sumamente baja lo convertiría en un sitio excelente para la natación. Pero, como advierte Son, cuanto más pequeño es un organismo, más viscoso le parecerá que es un fluido. Y concluye: "Para las bacterias, nadar en agua debe ser como para los humanos tratar de nadar en miel".
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