Cientistas criam simulador óptico de buraco negro para observar a radiação de Hawking em laboratório

Físicos da Universidade de Paderborn, na Alemanha, desenvolveram um análogo óptico capaz de simular as propriedades de um buraco negro, resultando na observação de um efeito equivalente à radiação de Hawking. O estudo, publicado na revista Nature, foi conduzido por Lorenzo M. Procopio em colaboração com pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciências, em Israel, e do Cinvestav, no México.

A metodologia consistiu no uso de pulsos de laser ultrarrápidos dentro de uma fibra óptica preparada para mimetizar o horizonte de eventos, que é a fronteira onde a luz não consegue mais escapar de um buraco negro. Enquanto um pulso de laser alterava as propriedades ópticas do material para criar essa região, outro pulso era utilizado para analisar a radiação gerada no ambiente artificial.

O experimento validou a teoria proposta por Stephen Hawking em 1974, a qual prevê que efeitos quânticos próximos ao horizonte de eventos provocam a emissão de uma radiação extremamente fraca. Esse processo sugere que buracos negros perdem energia gradualmente e podem evaporar ao longo do tempo. Como essa radiação é impossível de ser detectada no espaço devido à interferência do fundo de radiação do universo, a recriação em laboratório torna-se a alternativa para estudar tais fenômenos.

Um dos principais avanços do trabalho alemão foi a detecção do feedback, ou seja, a maneira como a radiação emitida impacta o sistema que a originou. Os cientistas observaram uma pequena alteração no pulso de laser responsável pelo efeito, sinalizando o intercâmbio energético onde a perda de energia da radiação afeta a fonte.

Os dados indicam que a radiação de Hawking ocorre por meio de um mecanismo direto em ambientes ópticos não lineares, divergindo de modelos anteriores que descreviam o fenômeno como uma cadeia complexa de interações quânticas. Para Lorenzo M. Procopio, essa descoberta simplifica a compreensão teórica e oferece novas possibilidades de cálculo para efeitos semelhantes, podendo inclusive esclarecer a origem da radiação no contexto da gravidade.

A precisão da simulação permite que a equipe explore questões fundamentais da física moderna, como a gravidade quântica e o paradigma da informação. Embora o modelo de luz não substitua um objeto astronômico real, ele comprova que o comportamento previsto por Hawking há mais de 50 anos se manifesta exatamente conforme a teoria quando as condições são replicadas.