Una pelota girando en el vacío nunca debería disminuir su velocidad, ya que no existen fuerzas externas que actúen sobre ella. Al menos, esto es lo que habría dicho Newton, pero ¿y si el propio vacío creara por sí mismo un tipo de fricción que frenara los objetos giratorios? El efecto que pronto podría ser detectable influiría en las partículas de polvo interestelar.

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Imagen: Ellinor Hall/Johner/Corbis



En la mecánica cuántica, el principio de incertidumbre dice que nunca podremos estar seguros de que un vacío aparente esté realmente vacío. Al contrario, el espacio está en efervescencia con fotones apareciendo constantemente dentro y fuera de la existencia antes de que puedan ser medidos directamente. A pesar de que sólo aparezcan fugazmente, estos fotones "virtuales" ejercerían las mismas fuerzas electromagnéticas sobre los objetos que se encuentren como lo harían los fotones normales.

Actualmente, Alejandro Manjavacas y F. Javier García de Abajo del Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, con sede en Madrid, afirman que estas fuerzas deben frenar los objetos giratorios. Así como una colisión frontal entre dos vehículos implica un golpe más grande que cuando se encuentran uno detrás del otro, un fotón virtual al golpear un objeto en sentido contrario colisionaría con más fuerza que si lo golpeara en el mismo sentido.

De modo que, con el transcurrir del tiempo, un cuerpo que se encuentre girando irá disminuyendo progresivamente su velocidad aunque estuviera siendo bombardeado por el mismo número de fotones virtuales desde todos los lados. La energía de rotación que pierde será emitida después como fotones reales detectables. (Physical Review A, DOI: 10.1103/PhysRevA.82.063827).

La intensidad del efecto depende de la naturaleza del objeto y de su tamaño. Los cuerpos cuyas propiedades electrónicas le impidan absorber fácilmente ondas electromagnéticas, como el oro, pueden decelerar poco o nada en absoluto, pero partículas pequeñas de poca densidad, que posean menos momento angular, reducirán rápidamente su velocidad.

La intensidad de la deceleración también depende de la temperatura, puesto que los fotones virtuales más calientes son los que aparecen y desaparecen produciendo la fricción.

A temperatura ambiente, las partículas de grafito de 100 nanómetros de diámetro, la clase que abunda en el polvo interestelar, necesitaría de unos 10 años para reducir su velocidad a un tercio de su velocidad inicial. A 700 ºC, un valor medio de temperatura en las regiones calientes del Universo, para una disminución similar de velocidad necesitaría tan solo de 90 días. En el frío espacio interestelar, serían necesarios 2,7 millones de años.

¿Podría ensayarse éste efecto en el Laboratorio? Manjavacas afirma que para poderse realizar se necesitaría ultravacío y láseres de alta precisión para poder atrapar las nanopartículas, condiciones severas pero que "podrían alcanzarse en un futuro cercano".

John Pendry del Imperial College de Londres ha denominado al análisis como un "excelente trabajo" y manifiesta que podría proporcionar información acerca de si "la información cuántica podría ser destruida", por ejemplo, cuando cae en un agujero negro. John dice que, los fotones reales emitidos durante el proceso de deceleración deben de contener información sobre el estado cuántico de la partícula en rotación, tanta como los fotones que escapan de los agujeros negros bajo la forma de Radiación de Hawking que se cree codifican información acerca de los mismos.

¿Cómo flotar en el vacío?

Houdini debería sentirse orgulloso. Parece que hay una manera de hacer levitar un objeto en el vacío sólo mediante las canalizaciones de las fluctuaciones cuánticas. El truco radica en el Efecto Casimir, en el que objetos muy próximos entre sí se atraen mutuamente debido a las fluctuaciones cuánticas existentes en el vacío y en su alrededor. Por ejemplo, cuando dos láminas se aproximan cada vez más, pocas fluctuaciones pueden tener lugar en el espacio existente entre ellas. Las fluctuaciones en su lado externo sin embargo, continúan siendo normales. Esta diferencia de presión entre ambos lados de las láminas les obliga a permanecer juntas.

En los últimos años, los físicos han estado tratando de desarrollar maneras de invertir el Efecto Casimir para repeler objetos próximos entre sí, haciéndoles levitar. Recomendaciones anteriores incluyen la inserción de diversos materiales entre los cuerpos que van a ser repelidos, tales como metamateriales exóticos los cuales curvan las ondas electromagnéticas en sentido contrario al esperado, invirtiendo el efecto Cassimir.

Actualmente, Stanislav Maslovski y Mário Silveirinha de la Universidad de Coimbra en Portugal están perfilando una forma de repeler objetos sin sustancias de relleno. Su configuración, que se describe en un artículo que aparecerá en la revista Physical Review A, utiliza barras de plata de 40 nanómetros de ancho introducidas en un sustrato a modo de las velas en un pastel.

Las "velas" metálicas podrían canalizar las fluctuaciones entre ellas impulsando cualquier cosa sobre la que se encontrase allí. Así que, si una barra de metal perforada descendiera sobre las velas y con una de ellas empujamos suavemente a través de cada agujero, la barra debería flotar y ser repelida en todas direcciones por las velas existentes entre y alrededor de cada agujero.

Fuente: New Scientist