Hicieron luz del vacío

publicado el 20 de noviembre de 2011 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

En la Universidad Tecnológica Chalmers, Suecia, un equipo de científicos logró crear luz del vacío, publica el último número de Nature. Cito textual para que usted me crea: "...los científicos han logrado capturar algunos de los fotones (el mínimo o quantum de luz) que constantemente aparecen y desaparecen en el vacío". Son fotones virtuales creados de la nada por instantes y vueltos a la nada. ¿Quién los crea? Nadie. ¿Cuál es su causa? Ninguna: son fluctuaciones del vacío. Es una de las predicciones más contra-intuitivas del principio de incertidumbre propuesto por Heisenberg en 1927.

Cálculos basados en ese principio mostraron un inquietante resultado: el "vacío" no está nunca vacío, aun al cero absoluto la incertidumbre debe producir fluctuaciones del vacío y así lo llena de pares de partículas y antipartículas. Por la incertidumbre del espacio mismo entran a la existencia y vuelven a la nada al ritmo veloz que permite esa danza del Ser, siempre y cuando el tiempo de existencia esté en los límites previstos por la cuántica.

Eso decían las matemáticas. La razón sostenía que algo andaba mal en la cuántica y sus cálculos, y por ese motivo el propio Einstein se alejó de la nueva física que, propuesta por Planck, él mismo había cimentado con su predicción del quantum de luz, luego llamado fotón (por lo que obtuvo el Nobel y no por la relatividad).

Como tantas anomalías derivadas de la nueva física, fue guardada en espera de que la experimentación confirmara las matemáticas. Uno de los dogmas del sentido común más ampliamente aceptados es que "de la nada no puede surgir nada". Es evidente, es claro... y es falso. Es, además, el argumento más esgrimido por los creyentes en un creador aunque, a su vez, debamos aceptarles un dogma equivalente: es un creador que no fue creado, no salió de la nada sino que ha existido desde siempre. Si a esas vamos, dijo Carl Sagan, y tendremos que aceptar algo increado, digamos que el increado es el universo y nos ahorramos un paso, el de la creación.

Científicos de la Philips en Holanda, Hendrick Casimir y Dirk Polder, propusieron en 1948 un experimento para detectar esa fuerza del vacío. Se le llama por ellos efecto Casimir-Polder.

Esa hermosa coreografía de la nada no pudo ser comprobada hasta 1993, lo hizo Steven Lamoreaux, del Laboratorio Nacional Los Álamos: el vacío germina con actividad virtual. Esas fluctuaciones del vacío explican cierta débil atracción entre átomos neutros que, por ser neutros, no debían mostrar esa atracción. Sólo la cuántica postulaba que debía existir. Se conoce como "energía de punto cero" (zero-point energy), medida por Lamoreaux con mínima diferencia a la predicha por las matemáticas. Christopher Wilson y su equipo de Chalmers lograron atrapar algunos de esos fotones virtuales e impedirles su regreso a la nada, con lo cual obtuvieron fotones reales, luz medible.

Para conseguir este resultado, los investigadores debían hacer rebotar los fotones virtuales en un espejo que vibrara a casi la velocidad de la luz. El fenómeno se llama efecto Casimir dinámico. "Como no es posible tener un espejo que se mueva a esa velocidad, desarrollamos otro método para obtener el mismo efecto", explica Per Delsing. En vez de un espejo, emplearon un componente electrónico muy sensible a campos magnéticos. Al cambiar la dirección del campo magnético varios miles de millones de veces por segundo (sí: dice varios miles de millones de veces por segundo) obtuvieron un "espejo" que vibraba a más del 25 por ciento de la velocidad de la luz.

"Resultó que pudimos medir los fotones aparecidos del vacío como radiación de microondas. Pudimos también establecer que la radiación tenía de forma precisa las mismas propiedades que la teoría cuántica sostiene que debe tener cuando los fotones aparecen de esa forma".

Así ocurre porque la vibración transfiere algo de su energía cinética a los fotones virtuales y así los ayuda a materializarse... (!) "Según la física cuántica hay muchos tipos diferentes de partículas en el vacío". Göran Johansson explica el porqué aparecen los fotones en el experimento, si el vacío tiene toda la variedad de partículas, y es porque el fotón carece de masa. "Por eso se requiere muy poca energía para excitarlos y así sacarlos de su estado virtual. En principio, se podrían crear otras partículas tomadas del vacío, como electrones o protones, pero eso exige mucha más energía".

Los fotones obtenidos de esa forma podrían emplearse en investigaciones en el campo de la información cuántica. Pero el principal valor del experimento es que incrementa nuestro conocimiento de conceptos físicos básicos, tales como las fluctuaciones del vacío. "Se piensa que estas fluctuaciones podrían tener relación con la energía oscura, aún inexplicada, que está acelerando la expansión del universo. El descubrimiento de esa aceleración fue reconocido este año con el Nobel de Física."

Maravillas y misterios de la física cuántica, Cal y Arena 2010.