Física

En busca de la energía del punto cero

(NC&T) La reciente inversión realizada por la Universidad de Leicester en el Centro de Microscopía Virtual y el Centro de Interfaces Nanométricas, ha puesto a la universidad en una posición clave para tomar la delantera en la medición de la fuerza de Casimir en novedosas geometrías.

La fuerza de Casimir es una interacción misteriosa entre los objetos que proviene directamente de las propiedades cuánticas del llamado "vacío". Dentro de la física clásica, el vacío es la simple ausencia de toda materia y energía, mientras que la teoría cuántica nos dice que de hecho es una masa hirviente de partículas cuánticas que constantemente aparecen y desaparecen de nuestro universo observable. Esto le da al vacío una densidad de energía inimaginablemente grande.

La investigación ayudará a superar un problema fundamental de todas las nanomáquinas (es decir, máquinas cuyos componentes individuales son del tamaño de moléculas), ya que en estas dimensiones tan diminutas todo es "pegajoso", y cuando algún componente entra en contacto con otro, se adhieren entre sí. Si puede encontrarse un método para transmitir fuerzas a través de pequeños espacios, sin los problemas descritos, entonces puede que sea posible construir nanomáquinas que trabajen libremente, sin pegarse.

Según la teoría del campo cuántico, cada partícula es una onda de un campo subyacente en el vacío, y es sólo la energía de la propia onda lo que podemos detectar.

Una analogía útil es considerar nuestro universo observable como una masa de olas sobre un océano cuya profundidad es inmaterial. De ese mar, nuestros sentidos y todos nuestros instrumentos sólo pueden detectar directamente las olas, por lo que parece que intentar detectar cualquier cosa por debajo de éstas, el "vacío" en sí mismo, es imposible de alcanzar. Pero no es exactamente así. Hay efectos sutiles de la energía del punto cero que llevan a fenómenos perceptibles en el universo "normal", el que podemos observar.

Un ejemplo es una fuerza, predicha en 1948 por el físico holandés Hendrik Casimir, que proviene de la energía del punto cero. Si se colocan dos espejos enfrentados en el espacio vacío, producen una perturbación en las fluctuaciones cuánticas, con el resultado de que se ejerce una presión que tiende a juntar los espejos.

Sin embargo, detectar la fuerza de Casimir no es fácil, ya que sólo llega a ser significativa si los espejos se acercan a menos de un micrómetro. Producir superficies lo bastante paralelas, con la precisión requerida, ha tenido que esperar hasta la aparición de las herramientas de la nanotecnología, con las que resulta viable hacer las mediciones exactas de esa fuerza.

La nueva instrumentación de la Universidad de Leicester les permitirá a los investigadores extender sus mediciones a formas todavía más complejas, y, por primera vez, a buscar un modo de invertir la fuerza de Casimir.

Éste sería un descubrimiento que abriría un nuevo campo de investigaciones, ya que la fuerza de Casimir es una propiedad fundamental del vacío, e invertirla es semejante a invertir la gravedad. Tecnológicamente, esto sólo tendría relevancia a distancias muy pequeñas, pero revolucionaría el diseño de las micro y nanomáquinas.


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