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ConceptosEl efecto Casimir cumple sesenta años.La fuerzade la nadaPor Guillermo Mattei | gmattei@df.uba.arAsociación de ideas. La lagartija tropical que camina porlos cielorrasos desafiando la gravedad y la evaporación delos agujeros negros. Ciertos dispositivos nanotecnológicosy la materia con la cual construir una máquina del tiempo.La nada del vacío y el todo del Universo. ¿Una idea encomún? El efecto Casimir.El video de orientación de la IniciativaDHARMA (Iniciativa de Departamento deHeurística e Investigación en AplicacionesMateriales, tal la traducción de la siglaal castellano) reverbera en las paredesde la Estación 6, también llamada LaOrquídea. “Las propiedades únicas de laisla se relacionan con el efecto Casimir, loque nos permite realizar experimentos enel espacio y el tiempo”, proclama el doctorEntrada del hipotético agujero de gusano que conecta dos momentos del Pabellón I de Ciudad Universitaria con 40 años de diferencia.18
Edgar Halliwax desde el añoso videocasete.“La bóveda de la Estación Orquídea estáconstruida adyacente a lo que creemoses una bolsa de materia exótica cargadanegativamente”, reflexiona Faraday contono de autoridad académica. “El efectoCasimir podría explicar por qué la islatendría cualidades temporales y espacialesextrañas, como por ejemplo la diferenciade tiempo que hay entre ella y el resto delmundo o que pueda ser movida -todavíano sabemos si en el espacio o en el tiempotalcomo lo indica la aparición de Ben enÁfrica o del oso polar que vio Charlotte enla isla”, es la desapasionada pero analíticadescripción en Internet de uno de lostantos blogs de Lost al termino de la cuartatemporada de la serie.Lost es una serie de culto de la ciencia-ficción,seguida por millones de televidentesen todo el mundo en los últimos tres años.El efecto Casimir es una teoría y sus experimentosde la ciencia física estudiadospor decenas de investigadores en todo elmundo en los últimos sesenta años.Atracción vitalAlrededor de los 20, la mecánica cuánticaexplicaba cómo dos de las llamadas moléculaspolares (como la del agua) ejercíanfuerzas de atracción mutua, denominadasde Van der Waals. Sin embargo, el hecho deque hubiera experimentos que mostrabanmoléculas no polares o neutras, en lo quea la distribución de carga eléctrica se refiere(como las del gas helio), que también exhibíanese tipo de fuerzas, fue un misteriohasta que el físico Fritz London sentenció:“son las fluctuaciones del vacío de los constituyentescon carga de las moléculas”.De todas maneras, la idea de London noalcanzaba a explicar algunos experimentoscon suspensiones coloidales que se llevabana cabo en los holandeses LaboratoriosPhilips. Inspirado en estos fenómenos,en 1948, Hendrik Casimir ⎯en ese momento,presidente de la Philips⎯ y suscolaboradores comunicaron, en tres publicacionescientíficas, sus conclusiones,explicaciones y predicciones sobre el tema.Esos trabajos no fueron rutina académicasino un verdadero hito de las ciencias físicasy un inmejorable ejemplo del poderde una ciencia natural formalizada con ellenguaje de la matemática que, a la vez,es capaz de dialogar con la Naturaleza pormedio del experimento.Por echar mano a lo más sofisticado de lafísica del momento, los cálculos de Casimiry su colega Dik Polder fueron complicados,pero los resultados y sus prediccionesfueron llamativamente simples,elegantes y bellos. Una de las derivacionesdel trabajo de Casimir fue la extensión desu formalismo al caso de la fuerza ejercida,ya no entre átomos o moléculas, o átomosy cavidades metálicas, sino entre dos placasconductoras. La fuerza atractiva en estecaso es directamente proporcional al áreade las placas, e inversamente, a la cuartapotencia de la separación entre ellas. Poresta razón, la fuerza es solo apreciable acortas distancias entre las placas: en separacionesde diez millonésimas de milímetro(cientos de veces el tamaño típico deun átomo), la fuerza es equivalente a unaatmósfera de presión.Finalmente, en 1960, el soviético EvgenyLifshitz, famoso por su coautoría con LevLandau de una de las series más ambiciosasde textos de Física, logró encerrar todoel conocimiento disponible sobre el efectoCasimir en una obra de arte de la físicamatemática.En la Argentina también se consigueEl profesor del Departamento de Físicade la FCEyN, Diego Mazzitelli, hacediez años que trabaja, entre otros temas,en el efecto Casimir. “Cuando leí el comentariodel renombrado Nóbel de física1965, Julian Schwinger, acerca de que elfenómeno de la sonoluminiscencia ⎯unaburbuja de aire dentro de un líquido queemite luz al colapsar por aplicación deadecuadas ondas mecánicas⎯ podía tenersu ansiada explicación en las llamadasfluctuaciones del vacío asociadas al efectoCasimir, decidí aventurarme en ese tema”,admite Mazzitelli (Ver Recuadro “Cuandola nada…”).“Lo que hacen los físicos experimentalesdel efecto Casimir es generar vacío entrelas dos placas conductoras paralelas muycercanas y analizar la energía como unaCuando la nada importaCuando Casimir le comentó al físico danésNiels Bohr, uno de los padres de la mecánicacuántica, sobre la atracción entre dosplacas conductoras, éste masculló algoacerca de la “energía del vacío”. Eso fuesuficiente para que Casimir le diera la formafinal a sus hallazgos.“El vacío en la física es algo bastante máscomplejo de lo que uno supone en la vidacotidiana. Cuando decimos que una habitaciónestá vacía, inmediatamente pensamosen que no hay cosas. Sin embargo, paraser rigurosos con el término, también habríaque sacar todo el aire. Y no solo eso,sino también extraer todo tipo de radiaciónelectromagnética, como la luz. Es más,deberíamos no solo mantener las paredesde la habitación a temperatura de ceroabsoluto, para evitar irradiación de ondaselectromagnéticas, sino que tendríamosque blindar con plomo todo el exterior paraque no entren partículas viajeras”, describeMazzitelli.Suponiendo que fuera posible sacar objetos,aire, radiación y partículas, el vacíoresultante ¿no sería el lugar más aburridodel mundo para desarrollar físicainteresante? Mazzitelli no duda: “No,todo lo contrario. Como consecuenciadel llamado Principio de incertidumbrede Heisenberg de la Mecánica Cuántica,nunca podremos anular completamentelos campos eléctricos y magnéticos:ellos siempre fluctuarán con una ciertaenergía asociada que es la que se llamaenergía de Casimir o del vacío”, explicael investigador. En otras palabras, aunen presencia de un vacío ideal, las fluctuacionesdel campo electromagnéticosiempre están. Mazzitelli concluye que laenergía del vacío depende del tamaño dela hipotética habitación evacuada o, másespecíficamente, de la distancia entre susparedes, lo cual se traduce en la apariciónde una fuerza entre ellas.Hendrik Casimir19
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