El Universo sí da duros a peseta

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Una guía náutica de 1836 recomendaba no amarrar dos barcos cerca al mismo tiempo por el peligro de que se atrayeran y colisionaran.
En «3001: Odisea final», Arthur Clarke imagina un mundo donde nunca faltará energía, ya que se extrae de la nada.
Aunque no lo parezca, las dos historias están muy relacionadas.


Si imaginamos los dos barcos desplazándose en la misma dirección, uno paralelo al otro, es fácil imaginar que las olas del océano no afectarán al espacio entre ellos, donde sin embargo sí podrían aparecer olas por el efecto de «rebote» del agua en los dos barcos. Así, podría aparecer una fuerza neta de repulsión entre las dos naves.

Sustituyendo «barcos paralelos» por «placas metálicas paralelas» y «olas» por «ondas electromagnéticas«, tenemos el famoso efecto Casimir, una de las predicciones más bizarras (pero reales) de la cuántica:


¿Pero qué pasa si no hay ondas electromagnéticas?
Vale que en el mar siempre haya olas que produzcan ese efecto en los barcos.. o no, ya que de hecho han intentado demostrar que es un mito y el efecto sería demasiado pequeño para que se note (eso no quita que lo haya contado porque me apetecía empezar la historia así :-).

Los experimentos demuestran que, sin duda, existe esta fuerza entre placas aunque no haya ondas externas. La explicación viene de una re-interpretación de nuestro concepto de vacío.

Aquí vuelve a entrar en juego el principio de indeterminación. En este caso, el par de variables que no nos deja determinar son: tiempo y energía. Por lo tanto, es imposible tener energía cero en un volumen dado de espacio…aunque esté vacío. Eso sí, se puede tener energía media de (casi) cero promediando en el tiempo, pero si pudiésemos tomarle al vacío «fotografías con tiempos de exposición muy, muy, muy pequeños»… veríamos partículas que no deberían estar ahí, por todas partes. Aparecen y desaparecen. Muy rápido.

Se llama espuma espacio-temporal, y es de lo que está hecho el espacio-tiempo. Normalmente, partículas y antipartículas aparecen de la nada para volver a destruirse casi inmediatamente, devolviendo al Universo la energía que cogieron prestada para existir. Pero según las condiciones de contorno, como en el caso que nos ocupa, pueden dejar un rastro no nulo, como las ondas electromagnéticas entre las dos placas.

Parece una afirmación absurda, pero el efecto Casimir es una predicción teórica muy bien comprobada en la práctica.

De hecho, se tiene en cuenta para diseñar pequeños micro-sistemas electro-mecánicos (MEMS), como el de la foto de abajo, ya que en distancias cortas se convierte en la fuerza dominante: a 10nm puede ejercer el equivalente a ¡una atmósfera de presión!


(De: «Astronomic picture of the day«)


Se especula con que este efecto también sea una fuente de energía en estrellas o cuásares [1], así que quién sabe… quizás algún día la idea de Arthur Clarke se haga realidad y aprendamos a recolectar esa energía… a cambio de nada.

[1] Igor Yu. Sokolov, «The Casimir effect as a possible source of cosmic energy», DOI.


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