La energía de vacío

La física moderna nos dice que el vacio es algo que se agita aun en el cero absoluto, la temperatura definida como el punto en que todo movimiento molecular cesa. Cuando dos objetos están alejados por una distancia mínima, ejercen una fuerza de atracción, esa es la energía de punto cero. Dentro de la física clásica, el vacío es la simple ausencia de toda materia y energía, mientras que la teoría cuántica nos dice que de hecho es una masa hirviente de partículas cuánticas que constantemente aparecen y desaparecen de nuestro universo observable. Esto le da al vacío una densidad de energía inimaginablemente grande. Según la teoría del
campo cuántico, cada partícula es una onda de un campo subyacente en el vacío, y es sólo la energía de la propia onda lo que podemos detectar.
Una analogía útil es considerar nuestro universo observable como una masa de olas sobre un océano cuya profundidad es inmaterial. De ese mar, nuestros sentidos y todos nuestros instrumentos sólo pueden detectar directamente las olas, por lo que parece que intentar detectar cualquier cosa por debajo de éstas, el “vacío” en sí mismo, es imposible de alcanzar. Pero no es exactamente así. Hay efectos sutiles de la energía del punto cero que llevan a fenómenos perceptibles en el universo “normal”, el que podemos observar.
La evidencia experimental más simple de la existencia de la energía del punto cero en la teoría cuántica de campos es el Efecto Casimir. Este efecto fue propuesto en 1948 por el físico holandés Hendrik B. G. Casimir, quien analizó el campo electromagnético cuantizado entre dos placas metálicas paralelas sin carga eléctrica. Una pequeña fuerza puede medirse entre las placas, que es directamente atribuible a un cambio en la energía del punto cero del campo electromagnético entre las placas.
Aunque el efecto Casimir al principio fue difícil de medir, porque sus efectos pueden verse únicamente a distancias muy pequeñas, el efecto es muy importante en nanotecnología. No sólo es el efecto Casimir fácilmente medido en dispositivos nanotecnológicos especialmente diseñados, sino que se debe tener en cuenta cada vez más en el diseño y en el proceso de manufactura de los mismos. Puede ejercer fuerzas significativas y tensiones sobre los dispositivos nanotecnológicos, causando que se doblen, tuerzan, o incluso que se rompan.
Otras evidencias experimentales incluyen la emisión espontánea de luz (fotones) por átomos y nucleos, el efecto Lamb de las posiciones de los niveles de energía de los átomos, los valores anómalos de la tasa giromagnética del electrón, etc.
El efecto Casimir ha establecido la energía del punto cero como un fenómeno científicamente aceptado. Sin embargo, el término energía del punto cero ha sido igualmente asociado con un área altamente controvertida – el diseño e invención de los llamados ingenios de “energía gratuita”, similares a las máquinas de movimiento perpetuo del pasado. Tal es el caso de John Hutchinson, un apasionado canadiense del tema de energía libre que asegura haber obtenido una forma de extraer energía del punto cero, con el cual se podría tener baterías de una duración de 1000 años
En la teoría de campos cuántica, es el sinónimo de la energía del vacío o de la energía oscura, una cantidad de energía que se asocia con la vacuidad del espacio vacío. En cosmología, la energía del vacío es tomada como la base para la constante cosmológica. A nivel experimental, la energía del punto cero genera el efecto Casimir, y es directamente observable en dispositivos nanométricos.
Un término relacionado es el campo del punto cero que es el estado de energía más bajo para un campo, su estado base, que no es cero.
Una de las conjeturas que se han hecho los físicos es el por qué la energía del punto cero del vacío no produce una gran constante cosmológica, y que es lo que lo anula. En cosmología, la energía del punto cero ofrece una posibilidad intrigante para explicar los especulativos valores positivos de la constante cosmológica. En resumen, si la energía está “realmente allí”, entonces debería ejercer una fuerza gravitacional. En relatividad general, la masa y la energía son equivalentes; y cualquiera de ambas puede producir un campo gravitatorio. Una dificultad obvia con esta asociación es que la energía del punto cero del vacío es absurdamente enorme. De hecho, es infinita, pero uno podría decir que la nueva física se cancela en la escala de Planck, por lo que su crecimiento debería cortarse en este punto. Incluso así, lo que queda es tan grande que doblaría el espacio de forma claramente visible, por lo que parece que tenemos aquí una contradicción. No hay salida fácil del problema, y reconciliar la enorme energía del punto cero del espacio con la constante cosmológica observada, que es pequeña o nula, ha llegado a ser uno de los problemas importantes de la física teórica, y se ha convertido en un criterio para juzgar un candidato a la Teoría de Todo.

El descubrir como sería posible que las máquinas no se “adhieran” a otras para que trabajen libremente abriría un nuevo campo de investigaciones, ya que la fuerza de Casimir es una propiedad fundamental del vacío, e invertirla es semejante a invertir la gravedad. Tecnológicamente, esto sólo tendría relevancia a distancias muy pequeñas, pero revolucionaría el diseño de las micro y nanomáquinas. La NASA y British Aerospace tienen programas de investigación con el objetivo de utilizar la energía de punto cero para propulsión, pero producir tecnología práctica es todavía algo muy lejano. El Catedrático Ulf Leonhardt y el Doctor Thomas Philbin, de la University of St Andrews en Escocia, han trabajado en una forma de invertir el efecto Casimir, para que sea repulsivo en vez de atractivo. Su descubrimiento puede conducir a la construcción de micromáquinas sin fricción con partes móviles que leviten.

Rueda, Haisch y Puthoff han propuesto que un objeto masivo acelerado interactúa con el campo de punto cero para producir una fuerza de freno electromagnética que es la verdadera responsable del fenómeno de la inercia.