La Energía en el Vacío es...

¿Cero? Eso sería lo lógico.

 Pero no es así de sencillo.

La mecánica cúantica resulta sorprendente en muchísimos aspectos: pasamos de hablar de certeza a probabilidad, ondas y partículas son la misma entidad… y hoy vamos a hablar de la energía del vacío.

En primer lugar, ¿qué es el vacío?

 La mecánica clásica, y por tanto, nuestra intuición, nos dice que el vacío es un lugar en el que no hay materia. 

Si no hay materia, tampoco hay energía.

 Sin embargo la mecánica cuántica amplía la definición de vacío, 

 y pasa a denominarse vacío cuántico. 

Y aquí retomamos el título del post: la energía del vacío no es cero.

Podemos definir la energía de una partícula de dos maneras (que son similares para lo que explicaré a continuación). 

La primera es que la energía y la masa son equivalentes.

Esto es algo que nos dice la famosa ecuación de Einstein:

La segunda es que la energía viene en función del movimiento de una partícula (energía cinética).  

Esa energía es la que nos dice la temperatura de un objeto, es decir, la temperatura no es más que una medida de la energía cinética de las partículas de ese objeto.

 A menor temperatura, menor energía.

 Pero existe un punto al que no se puede llegar, el conocido cero absoluto (-273,15 ºC) A esta temperatura la partícula estaría quieta. 

Y digo estaría, porque no se puede alcanzar esa temperatura. 

La mínima energía que puede alcanzar una partícula la llamamos energía del punto cero. 

Pero es que esa mínima energía también existe para los campos cuánticos.

  Según la teoría cuántica, las partículas son vibraciones, fluctuaciones de un campo cuántico. 

Es decir, las partículas se pueden «crear» del vacío.

Llegamos a un resultado bastante contradictorio: el vacío no está vacío. 

Y al no estar vacío,tiene una energía.

Ese resultado predice hechos sorprendentes, como el efecto Casimir o la desintegración de un agujero negro (radiación de Hawking).

El efecto Casimir consiste en la aparición de una fuerza atractiva entre dos placas metálicas en el vacío muy próximas entre sí separadas por menos de 10 nanómetros (10 milmillonésimas partes de un metro). 

Este efecto ocurre porque, al poner las placas en una región de vacío —que como hemos visto, no está vacío— la energía solo puede resonar y crear nuevas partículas a ciertas frecuencias, mientras que en el exterior de las placas la energía resuena en todas las frecuencias.

 En el interior no, y por tanto el exterior empuja a las placas. Es una diferencia de presiones la que empuja las placas entre sí.

 Se demostró experimentalmente con buenos resultados en 1997.

El segundo, la radiación de Hawking todavía está pendiente de demostración rigurosa, de hecho es uno de los experimentos previstos para el LHC. 

Como hemos dicho, en el vacío se están creando y destruyendo partículas constantemente.

 Pero, ¿qué pasaría si se crearan esas partículas cerca de un agujero negro? 

En este blog ya se habló sobre los agujeros negros y en concreto sobre el horizonte de sucesos, que es una línea imaginaría que, una vez atravesada, la atracción del objeto estelar es tal que ni la luz puede escapar.

 Pues si se crearan dos partículas, una en un lado del horizonte de sucesos tal que pueda escapar y la otra en el otro lado, de tal forma que caiga al agujero negro, no se aniquilarían. 

La partícula tiene energía negativa, y una vez caiga al agujero negro, restará parte de su masa. 

Esto provoca que los agujeros negros acaben muriendo irremediablemente, muriendo más rápido cuanto más pequeños son.