Los agujeros negros pueden usarse como aceleradores de partículas

Los científicos podrían recurrir a los agujeros negros para facilitar la búsqueda de materia oscura y partículas esquivas que albergan pistas sobre los secretos más profundos del universo.

Según sugiere un nuevo estudio realizado por físicos de Oxford, los nuevos hallazgos podrían complementar complejos de investigación como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el acelerador de partículas más grande y de mayor energía del mundo. La investigación se ha publicado en Physical Review Letters.

"Una de las grandes esperanzas de los colisionadores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones es que genere partículas de materia oscura, pero aún no hemos visto ninguna evidencia", declaró en un comunicado el profesor Joseph Silk, coautor del estudio, investigador de la Universidad de Oxford y profesor de astrofísica de la Universidad Johns Hopkins. "Por eso se está debatiendo la construcción de una versión mucho más potente: un supercolisionador de nueva generación". Pero la naturaleza podría ofrecer un atisbo del futuro a través de los agujeros negros supermasivos.

Los colisionadores de partículas disparan protones y otras partículas subatómicas a velocidades cercanas a la de la luz, colisionando entre sí para exponer los aspectos más fundamentales de la materia. Sutiles destellos de energía y los restos de estos choques podrían revelar partículas previamente desconocidas, incluyendo posibles candidatos a materia oscura, un componente crucial pero espectral del universo que los científicos aún no han detectado. Pero los agujeros negros podrían ofrecer un enfoque alternativo para la búsqueda de estas esquivas partículas.

"Las partículas que se precipitan hacia los agujeros negros pueden alcanzar velocidades similares a las de los colisionadores, y si colisionan cerca del horizonte de sucesos del agujero negro, pueden alcanzar energías extremadamente altas", afirmó el Dr. Andrew Mummery, coautor del estudio y físico teórico de la Universidad de Oxford. Recientemente detectamos fotones de rayos X provenientes de algunos de estos flujos de agujeros negros en caída, por lo que sabemos que existen en la naturaleza.

Los agujeros negros pueden girar sobre su eje como planetas, pero con mucha mayor energía debido a sus intensos campos gravitacionales. Los científicos descubren cada vez más que algunos agujeros negros masivos que giran rápidamente en el centro de las galaxias pueden liberar enormes explosiones de partículas energéticas. El nuevo estudio muestra que estos eventos podrían generar los mismos resultados que los supercolisionadores creados por el hombre.

Los investigadores utilizaron simulaciones para demostrar que las colisiones con gas que se precipita hacia un agujero negro pueden alcanzar energías extremas, siendo estas colisiones mucho más violentas de lo que se creía posible.

Aunque no son idénticas, las colisiones dentro del gas en caída son similares a las que los científicos crean utilizando campos magnéticos intensos para acelerar partículas en el túnel circular de un colisionador de partículas de alta energía.