Posible técnica para amplificar la misteriosa energía del vacío

Aunque nos resulte extraño, ni siquiera el vacío más absoluto equivale al concepto de la nada. En realidad, el vacío está repleto de diversas partículas que continuamente surgen o dejan de existir. Estas partículas aparecen, existen durante un fugaz instante y luego vuelven a desaparecer. Como su existencia es tan efímera y extraña, por regla general se las llama partículas virtuales. A este conjunto de apariciones y desapariciones constantes se le describe comúnmente como “fluctuaciones del vacío”.

Normalmente, tales partículas de vida tan corta pasan del todo desapercibidas, pero en ciertos casos las fuerzas del vacío pueden tener un efecto medible. Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria y el Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel, ha propuesto ahora un método para amplificar estas fuerzas en varios órdenes de magnitud usando una línea de transmisión, capaz de canalizar fotones virtuales.

Si dejamos aparcado nuestro automóvil en un sitio y cuando volvemos descubrimos que ha desaparecido, difícilmente podremos culpar de ello a las fluctuaciones del vacío, ya que los objetos a esta escala no aparecen ni desaparecen mediante tales mecanismos, pues si lo hicieran estarían violando la ley de la conservación de la energía. En el mundo de la física cuántica, sin embargo, las cosas son un poco más complicadas. Debido al principio de incertidumbre, las partículas virtuales pueden aparecer durante un breve período de tiempo, y cuanto más alta sea su energía, más rápido desaparecerán de nuevo.

Sin embargo, aunque cada una de esas partículas sea muy difícil de detectar, el conjunto de todas ellas en un momento dado sí puede tener un efecto colectivo medible. A muy cortas distancias, las fluctuaciones del vacío pueden llevar a un efecto de atracción entre átomos o incluso entre moléculas. Por ejemplo, el físico Hendrik Casimir calculó en 1948 que dos espejos situados en paralelo en un espacio vacío, separados uno de otro por una distancia ínfima, y bajo las condiciones adecuadas, se atraerán el uno al otro debido a la forma en que influyen en el vacío a su alrededor.

Dos átomos cercanos el uno al otro también cambiarán el vacío local a su alrededor. Si uno de ellos emite un fotón virtual, éste puede ser absorbido casi instantáneamente por el otro. El hecho de que se puedan intercambiar partículas virtuales modifica el vacío alrededor de los átomos, y esto lleva a una fuerza.

Normalmente, tales fuerzas son muy difíciles de medir, ya que, para empezar, no hay modo de saber qué dirección tomarán las partículas virtuales cuando aparezcan. Pero, ¿qué pasa si la partícula virtual recibe una pequeña ayuda para seguir un camino predecible?

El equipo de Igor Mazets, de la Universidad Tecnológica de Viena, así como Ephraim Shahmoon y Gershon Kurizki, del Instituto Weizmann de Ciencia, calculó qué les ocurre a las fuerzas del vacío entre átomos cuando estos están situados en las cercanías de una línea de transmisión eléctrica, como un cable coaxial o una guía de ondas coplanar (un dispositivo usado en ciertos experimentos de electrodinámica cuántica), enfriados a muy bajas temperaturas. En ese caso, las fluctuaciones son confinadas, a efectos prácticos, a una dimensión, y eso significa que las partículas virtuales se verán forzadas a ir en la dirección del otro átomo.

En tal caso, la atracción entre los átomos, regulada por las fluctuaciones del vacío, pasa a ser varios órdenes de magnitud más fuerte que en el espacio libre. Normalmente, la fuerza decrece rápidamente con el aumento de la distancia entre los átomos. Debido al efecto de amplificación ejercido por la línea de transmisión, la fuerza decae de un modo mucho menos pronunciado, lo que permitiría no solo detectarla con relativa facilidad sino también aprovechar efectos prácticos potenciales de la misma, para ciertas tecnologías cuánticas en desarrollo, como por ejemplo la computación cuántica.

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