Energía del vacío: crear electricidad de la nada, ¿es posible?

Una salamanquesa o gecko es capaz de subir paredes o caminar por los techos sin caerse. Miles de fibras en sus patas, similares a los pelos, se acercan tanto a las moléculas de estas superficies que se crea una fuerza de atracción tal que sostienen al animal sin volcar. Con este ejemplo tan casero, la revista Esquire explica en un reportaje el efecto Casimir y la energía existente en el vacío. Y es que, según la física cuántica el vacío no está tan vacío. Parece una afirmación filosófica, pero es una de sus grandes diferencias con la visión clásica de la física, donde el vacío era un espacio desprovisto de materia y energía, un espacio de nada, si se quiere decir así. «Hubo una época en que se pensaba que las partículas eran los elementos fundamentales en física, pero en la primera mitad del siglo XX se vio que no era así, sino que la base fundamental era el campo cuántico. Este tiene un estado de energía mínimo, cero. Es lo que se llama vacío. A su vez, las partículas son excitaciones del campo con energía por encima de la de vacío», explica Francisco R. Villatoro, profesor de Ciencia de la Computación e Inteligencia Artificial de la Universidad de Málaga.

La física cuántica cambió el paradigma y puso patas arriba nuestro sentido común afirmando que el espacio está lleno de fluctuaciones constantes de campos de energía. El universo cuántico es como una caja de un mago, el mago la vacía de toda partícula, la abre, le pasa un detector de partículas para que veamos que efectivamente no hay nada, la cierra, la hace oscilar a altísima frecuencia y al abrir, zas, el detector comienza a percibir partículas. ¿De dónde han salido? Habría algo en esa aparente nada: los campos cuánticos. «La revista Squire lo explica así: Hay un campo cuántico para cada tipo de partícula: un campo para los electrones, otro para los fotones, y así sucesivamente. Estos campos son invisibles para nosotros, pero constituyen los pilares fundamentales de la existencia. Están en constante vibración y zumbido. Cuando los campos vibran con suficiente energía, aparecen las partículas. Cuando los campos se apagan, las partículas desaparecen». Pura magia de mago.

Esas fluctuaciones cuánticas generan una forma de energía llamada de vacío o de punto cero, que podría usarse, según algunos visionarios, para propulsarse en naves espaciales por el universo superando la velocidad de la luz o construir dispositivos de levitación.

Pero en ciencia antes de plantear cualquier aplicación, hay que hacer demostraciones sobre la teoría. Hendrik Casimir se propuso hacer un experimento para comprobar la existencia de esta fuerza existente entre objetos separados por un vacío cuántico. El experimento que lo demostró se basó en poner dos placas metálicas muy juntas. Por arte de magia las placas se acercaban sin intervención de magnetismo ni de fuerza de gravedad. «Las fuerzas que permiten a la salamanquesa trepar son las fuerzas de cohesión moleculares, que son fuerzas de naturaleza eléctrica pero existen entre moléculas neutras y también existen entre placas metálicas neutras (a distancias pequeñas en ambos casos). El logro de Casimir fue entender cómo estas fuerzas se producen por la vibración cuántica de los campos en el vacío», puntualiza José Gaite, investigador del departamento de Física Aplicada a las Ingenierías Aeronáutica y Naval de la Universidad Politécnica de Madrid.

Además de los campos cuánticos, el experimento demuestra que los vacíos fuera de los lados de las placas y del interior no son iguales. Al igual que en matemáticas se dice que no todos los infinitos son iguales, los vacíos del interior de la placa y el exterior tampoco lo son. Entre las placas la energía del vacío es menor que fuera o lo que es lo mismo no hay tantas vibraciones entre las placas como fuera de ellas. De hecho, la mayor cantidad en el exterior es lo que empuja las placas entre sí. «El vacío se puede estudiar de forma indirecta. Es lo que hizo Casimir en 1948; comparar dos vacíos separados por una pared. El vacío más fácil de medir en ese momento era el electromagnético por eso utilizó dos placas metálicas muy cercanas, a distancia de nanómetros. Las ondas entre estas placas muy cercanas están limitadas por la distancia entre ellas. Como hay poca distancia solo caben longitudes de onda más cortas pero a ambos lados de las placas el vacío cuenta con ondas mucho más largas. Si le ponemos energía cero al vacío exterior, como entre las placas el volumen vacío es menor resulta que la energía dentro de las placas es negativa», continúa Villatoro, quien recuerda que este efecto se tiene en cuenta a la hora de diseñar dispositivos como los acelerómetros de los móviles. «Es una fuerza para la que necesitas distancias muy pequeñas de 500 átomos. Si pones una placa fija y una lengüeta encima que puede moverse y muy cercana a la base se observa que la lengüeta se dobla para acercarse a la placa de base. Si fuera completamente móvil se juntaría del todo. Se ha medido también con esferas y cuando se trata de un objeto curvo el efecto de atracción se empieza a ver a 100 nanómetros pero cuando se acerca a menos de 15 nanómetros de distancia el efecto es el contrario, es repulsivo», dice.

Extraer energía

Garrett Moddel, científico de la Universidad de Colorado ha publicado varios artículos científicos afirmando que es posible extraer energía de punto cero o de vacío y hace referencia a algunos dispositivos, como el que se patentó en 2002, que captaba la energía eléctrica entre las placas para cargar una batería. Pero si un reto importante para esta energía ha sido demostrarla con mediciones, el potencial de extracción de energía también está en duda. ¿Se podría generar energía en cantidades suficientes como para alimentar un motor, por ejemplo? Parece ser que la respuesta de momento no es halagüeña porque el efecto es muy débil. «Barrett hace una trampa en sus experimentos con dispositivos nanométricos. El efecto que mide es tan débil que con toda probabilidad observa efectos que no tienen nada que ver con el de Casimir, como el efecto túnel. Para realizar la medida de la corriente que según él está inducida por el efecto Casimir tiene que aplicar una corriente a uno de los dos dispositivos, lo que inyecta un chorro de electrones, que pueden saltar por efecto túnel a la otra placa, dando lugar a un efecto mucho mayor que el efecto Casimir que pretende medir», dice Villatoro, quien continúa alertando: «Afirmaciones como esta dan la sensación de que se hacen como una forma de conseguir financiación; anuncias que vas a sacar energía de la nada. A nivel teórico podría ser así, por ejemplo utilizando un agujero negro en rotación, a través del cual podrías extraer energía del vacío, pero fabricar agujeros negros no es realista. En teoría, utilizando el efecto Casimir y la energía negativa podrías hacer un agujero de gusano transitable pero son solo palabras», dice Villatoro.

Algo en lo que coincide José Gaite, investigador de la Universidad Politécnica de Madrid. «Esas placas que se atraen deberían volver a la posición anterior y para recuperar la posición anterior se necesita aplicar energía, al menos tanta como la obtenida. Tendrá que ser mayor que la obtenida si hay alguna pérdida, lo que sucede en todas las máquinas», explica.

Otros vacíos

La existencia de este vacío no solo aplica para el campo electromagnético. También otros campos como el nuclear tienen fluctuaciones. ¿Y en el campo gravitatorio? «Es importante la gravedad, aunque no hay una versión cuántica de ella. Con aproximaciones se dedujo que este campo también tendría fluctuaciones. La constante cosmológica que usaba Einstein como “comodín” para resolver ciertos problemas, podría ser la versión gravitacional de la energía del vacío», dice José Gaite, de la Universidad Politécnica de Madrid, quien matiza además que «hay relación con importantes cuestiones en cosmología sobre la llamada energía oscura, que es una generalización de la constante cosmológica de Einstein que podría no ser totalmente constante. Está al igual relacionada con la energía del vacío».