¿Qué es el efecto Casimir?

El efecto Casimir se refiere a la minúscula fuerza de atracción que aparece entre dos placas sin carga en el vacío. Esta fuerza de Casimir solo se puede medir cuando las placas están muy juntas (varios diámetros atómicos). Esta fuerza fue predicha en 1948 por Hendrik Casimir, un físico teórico holandés. Fue verificado experimentalmente en 1958 por Marcus Spaarnay, nuevamente en Philips en Eindhoven mientras estudiaba las propiedades de las soluciones coloidales. La causa reconocida del efecto Casimir son las fluctuaciones cuánticas del vacío (fluctuaciones de punto cero) del campo electromagnético entre las placas.

La fuerza de atracción se produce porque, como indica la teoría cuántica, incluso un supuesto vacío contiene una multitud de partículas y antipartículas electromagnéticas virtuales en un estado continuo de fluctuación. Esto se conoce como energía del vacío. Debido a que el espacio entre las placas restringe las posibles longitudes de onda de los pares de partículas virtuales, hay menos partículas virtuales dentro del espacio entre las placas en relación con el espacio fuera de ellas. Esto significa que la densidad de energía entre las placas es menor que la densidad de energía del espacio circundante, creando una presión negativa que junta las placas ligeramente.

Cuanto más cerca estén las placas, menor será la densidad de energía del vacío. No fue hasta 1997 que Steve K. Lamoreaux del Laboratorio Nacional de Los Alamos junto con Umar Mohideen y Anushree Roy de UC Riverside midieron la magnitud precisa de la fuerza de Casimir. Debido a que el uso de dos placas paralelas requeriría estándares imprácticamente altos para una alineación precisa, se utilizaron una placa y una esfera casi perfecta. Dentro de un margen de error del 5%, se encontró que la intensidad era exactamente la predicha por la teoría cuántica; definida como la energía de punto cero de los modos de Fourier del campo electromagnético entre las placas.

Con determinados materiales y en determinadas configuraciones, se ha demostrado que el efecto Casimir puede ser tan repulsivo como atractivo. Parece que la fuerza de Casimir es demasiado pequeña para ser aplicada de manera útil a nuestra tecnología actual, aunque el conocimiento de su existencia puede ser esencial para quienes diseñan dispositivos robóticos micromecánicos o nanomecánicos en el presente y en las próximas décadas. Un día puede ser posible aprovechar el efecto Casimir para la generación de energía, aunque este día está muy lejano y es probable que se descubran fuentes de energía más eficientes antes de que esto sea posible.