El vacío podría ser visto como un lugar donde nada existe, pero los científicos han descubierto una nueva manera de conseguir algo de la nada, algo como … como luz. Y el hallazgo finalmente ayudará a los científicos en la construcción de poderosas computadoras cuánticas o poner en claro algunas cosas sobre los primeros momentos de la historia del universo.



La física cuántica explica que hay limites en la precisión con que podemos conocer las propiedades básicas de la materia, por ejemplo uno nunca podrá absolutamente conocer, al mismo tiempo, la posición y el momento de una partícula. Una consecuencia bizarra de esta incertidumbre es que el vacío nunca es perfecto dado que hay montones de las llamadas “partículas virtuales” que,, constantemente, cobran existencia y dejan de existir.

Estas partículas virtuales normalmente aparecen en pares que, casi instantáneamente, se cancelan entre si. Aún así antes de que se desvanezcan tienen efectos muy reales sobre su entorno. Por ejemplo, fotones -paquetes de luz- pueden “entrar y salir” del vacío. Cuando dos espejos se colocan enfrentados en el vacío, pueden existir más fotones virtuales alrededor de los espejos que entre ellos, generando una fuerza misteriosa que atrae a los espejos entre si.

Este fenómeno, predicho en 1948 por el físico alemán Hendrick Casimir y conocido como el “Efecto Casimir”, fue visto por primera vez con espejos enfrentados. Los investigadores habían predicho un Efecto Casimir “Dinámico” que podría resultar cuando los espejos fueran movidos o sometidos a algún cambio. Ahora el físico cuántico Pasi Lähteenmäki de la Universidad Aalto en Finlandia y sus colegas han revelado que, variando la velocidad de la luz, pueden hacer aparecer luz de la nada.

La velocidad de la luz en el vacío es constante (de acuerdo a la teoría de la relatividad de Einstein), pero varía con respecto a las propiedades de la substancia que atraviese (el llamado índice de refracción). Variando este índice, los investigadores pueden alterar la velocidad a la que los fotones (reales y virtuales) se mueven al atravesarlas. Lähteenmäki dice que se pueden pensar estos sistemas como un espejo, y si su espesor cambia suficientemente rápido, fotones virtuales reflejados pueden recibir suficiente energía para transformarse en fotones reales. “Imagina que estas en una sala a oscuras y, de repente, el índice de refracción (de la sala) cambia” entonces, dice Lähteenmäki, “la sala comenzará a brillar”.

Los investigadores comenzaron con un array de 250 dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID's por sus siglas en inglés) que son extraordinariamente sensibles a los campos magnéticos. Colocaron estos en un refrigerador. Aplicando cuidadosamente campos magnéticos sobre estos dispositivos, pueden variar la velocidad a la que los atraviesan en un pequeño porcentaje. Entonces enfriaron estos dispositivos a 50 milésimas de grado centígrado por encima del cero absoluto. Dado que este entorno es super frío, no debería emitir radiación alguna, comportándose, básicamente, como un vacío. “Estábamos simplemente estudiando estos circuitos con el propósito de desarrollar un amplificador, lo cual hicimos”, dijo el investigador Sorin Paraoanu, un físico teórico de la Universidad Aalto. “Luego nos preguntamos – que pasa si no hay señal alguna para amplificar?, - que pasa si el vacío es la señal?.

Detectaron, entonces, fotones que se correspondían con el efecto Casimir Dinámico. Por ejemplo, tales fotones deberían mostrar la extraña propiedad de entrelazamiento cuántico – es decir, mediante la medición de los detalles de uno, los científicos podrían, en principio, saber exactamente como es su homólogo, no importa dónde esté en el universo, un fenómeno que Einstein denominó "acción fantasmal a distancia”. Los científicos detallaron sus descubrimientos publicándolos el 11 de Febrero en “ Proceedings of the National Academy of Sciences.”.

“Este trabajo y otros recientes demuestran que el vacío no es un lugar donde nada existe sino que está lleno de fotones virtuales”, ha dicho el físico teórico Steven Girvin, de la Universidad de Yale, quien no participó del estudio en la Universidad Aalto.

Otro estudio realizado por el físico Christopher Wilson y sus colegas han demostrado recientemente el Efecto Casimir Dinámico en un sistema que simula un espejo en movimiento a casi el 5 por ciento de la velocidad de la luz.”Es bueno ver la confirmación de este efecto y como este área de investigación se desarrolla” dice Wilson, ahora en la Universidad Waterloo en Ontario, quien tampoco participó del estudio en la Universidad Aalto. “Solo recientemente tenemos a disposición tecnología que nos permite empezar a ver cambios muy rápidos que pueden tener efectos dramáticos sobre los campos electromagnéticos” agregó.

Los científicos advierten que tales experimentos no constituyen una forma “mágica” de obtener energía emergiendo de un sistema. Por ejemplo, se necesita energía para cambiar el índice de refracción del material.

En cambio, tales investigaciones podrían ayudar a los científicos a aprender más sobre el misterioso entrelazamiento cuántico, sobre el cual reside el corazón de las computadoras cuánticas -máquinas avanzadas que (en principio) corren más cálculos en un instante que átomos hay en el universo y dar paso a una forma de computación cuántica conocido como la “variable continua” del procesamiento de información cuántica. Girving dice “Esta es una dirección que se está empezando a abrir”

Wilson agrega que estos sistemas “podrían ser usados para simular algunos escenarios interesantes., Por ejemplo, hay predicciones que durante la expansión cósmica en el universo temprano, los límites del universo se expandieron a una velocidad cercana o superior a la de la luz. Podríamos predecir que habría habido radiación Casimir Dinámica producida entonces, y tratar de hacer simulaciones de esto. "

Entonces el efecto Casimir Estático involucra espejos fijos y el efecto Casimir Dinámico puede implicar, por ejemplo, los espejos en movimiento.