Un equipo de investigadores ha conseguido recrear por primera vez en un experimento de laboratorio un fenómeno que hasta ahora solo existía como teoría en el ámbito de los agujeros negros. El experimento demuestra que la rotación de un objeto puede amplificar ondas electromagnéticas de manera exponencial, imitando el comportamiento de una bomba de agujero negro, un concepto propuesto hace más de 50 años.

Todo empezó en 1971 cuando el físico Yakov Zel’dovich predijo que un un cilindro metálico giratorio podría amplificar ondas electromagnéticas si giraba lo suficientemente rápido. La idea estaba inspirada en los agujeros negros rotantes, que teóricamente pueden extraer energía de su giro y transferirla a las ondas que los rodean.

Zel’dovich pensó que, si se colocaba un espejo alrededor del objeto giratorio, las ondas amplificadas rebotarían y se realimentarían, creciendo sin control hasta volverse inestables, convirtiendo al dispositivo en una especie de «bomba». Hasta ahora nadie había logrado demostrar este efecto en un experimento real.

El experimento: un cilindro giratorio y campos magnéticos

El equipo, liderado por investigadores de las universidades de Southampton y Glasgow, utilizó un cilindro de aluminio girando a altas velocidades, rodeado por bobinas que generan un campo magnético rotatorio. Cuando el cilindro gira más rápido que el campo magnético, ocurre algo extraordinario, en lugar de absorber energía, la amplifica.

agujero negro bomba
Concepto y esquema del experimento. Crédito: M. Cromb et al.

El sistema actúa como un amplificador, pero cuando se reduce la resistencia eléctrica en el circuito, algo aún más curioso sucede, las ondas electromagnéticas comienzan a crecer exponencialmente por sí solas alimentadas por el ruido de fondo del sistema.

La «bomba» que se autodestruye

En condiciones normales este crecimiento descontrolado haría que el sistema colapsara, pero los científicos pudieron observar otro fenómeno predicho por la teoría: a medida que el cilindro pierde energía rotacional, su velocidad disminuye hasta que el efecto de amplificación se detiene, como si la bomba se apagara sola antes de explotar, un comportamiento que coincide con lo que se esperaría de un agujero negro que pierde energía hasta estabilizarse.

Aunque el experimento se realizó a escalas manejables en un laboratorio, sirve para validar teorías físicas como la conexión entre la rotación de objetos y la amplificación de ondas. También abre la puerta a futuras investigaciones para observar efectos aún más exóticos, como la generación de ondas a partir de la energía del vacío cuántico, un fenómeno que Zel’dovich predijo igualmente pero que sigue sin ser detectado directamente.

El estudio sugiere que este principio podría usarse para desarrollar nuevos tipos de amplificadores de señales electromagnéticas o incluso sistemas de almacenamiento de energía innovadores.

Aunque el sistema está muy lejos de la escala de un agujero negro, demuestra que los principios físicos que gobiernan estos monstruos cósmicos también se aplican en nuestro mundo cotidiano. El próximo desafío, según el equipo, es observar este efecto amplificando las minúsculas fluctuaciones del vacío cuántico, algo que requerirá avances técnicos aún mayores.

FUENTES

Marion Cromb, Maria Chiara Braidotti, et al., Creation of a black hole bomb instability in an electromagnetic system. arXiv:2503.24034 [quant-ph]. doi.org/10.48550/arXiv.2503.24034

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