La mayonesa: una puerta al mundo cuántico

La mayonesa: una puerta al mundo cuántico

La historia de cómo una pregunta, que parecía simple, resultó en un conocimiento totalmente nuevo.

Partículas

Los espacios de los campos electromagnéticos oscilan en tanto se crean y se destruyen partículas en cualquier momento.

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EFE / Archivo EL TIEMPO

Por: Jairo Alexis Rodríguez
24 de marzo 2019 , 10:15 p.m.

En 1948, el físico holandés Hendrik Casimir fue contratado para investigar las propiedades de la mayonesa. El problema planteado consistía en explicar cómo se comportan las partículas para formar una sustancia tan viscosa como una jalea, pero que no respondía a las fuerzas de estabilización molecular; la relación estable de atracción y repulsión entre partículas que define las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas.

El primer paso era definir qué tipo de sustancia era la mayonesa. Si no era lo suficientemente flexible para ser un líquido, ni lo suficientemente rígida para ser un sólido ni tampoco era una sustancia viscosa común; era, por ende, otro tipo de sustancia definida como solución coloidal. Es decir, las partículas de la mayonesa (como las de la gelatina y el gel) son sólidas, muy pequeñas y están dispersas en partículas líquidas, de ahí que no sea ni un sólido ni un líquido.

Resuelto el primer paso, Casimir debía enfrentarse al verdadero enigma: ¿cómo se relacionan las moléculas de la mayonesa? Tras años de trabajo, el físico concluyó que la respuesta debía encontrarse no en las moléculas mismas, sino en el vacío que hay entre ellas. Así, la pregunta cambió a: ¿qué pasa en el vacío? En el marco de la mecánica cuántica, en el vacío suceden fluctuaciones cuánticas.

Antes de la mecánica cuántica, la idea de vacío era algo simple: el vacío no contenía partículas, era nada y estaba cerca de la temperatura del cero absoluto (-272 grados Celsius). Con la llegada de la mecánica cuántica, el vacío se redefinió en términos de las fluctuaciones cuánticas: los espacios de los campos electromagnéticos oscilan en tanto se crean y se destruyen partículas en cualquier momento. Para Casimir y la mayonesa, esto significa que sí hay algo en el vacío entre las moléculas que las hace interactuar, y se define como una fuerza de atracción que se siente entre ambas partículas.

Ahora bien, a nivel cuántico, este fenómeno se entiende desde los campos electromagnéticos entre las dos moléculas, donde el vacío tiene energía infinita debido a que es un espacio donde se crean y destruyen partículas y antipartículas, mientras el fotón (campo electromagnético) se propaga e interactúa. Este fenómeno, más allá de ser extraño, se puede medir y observar a niveles microscópicos, y en honor a su descubridor se lo conoce como la fuerza de Casimir o efecto Casimir.

Actualmente, la fuerza de Casimir ha tomado mucha importancia para el diseño de estructuras a escalas pequeñísimas. Por ejemplo, en 2001 y 2002, equipos de investigación de Caltech y Lucent Tech reportaron la implementación de sistemas electromecánicos a escala de millonésimas de metro en los que se utiliza la fuerza de Casimir para controlar dichos elementos; y en 2017, equipos de Hong Kong y Princeton reportaron la construcción de los primeros microchips que utilizan la fuerza de Casimir para su funcionamiento.

Es claro que en la ciencia nunca se sabe de dónde va a venir una idea revolucionaria y mucho menos que tipo de revolución va a producir. Un trabajo que empezó con la mayonesa resultó ser la llave que abrió la puerta para explorar el uso de la energía del vacío cuántico para diferentes aplicaciones y nuevas tecnologías.

JAIRO ALEXIS RODRÍGUEZ
Decano de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia

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