febrero 13, 2025

Porque el vacío no es vacío

Porque el vacío no es vacío

Pensamos que estamos en un espectáculo de magia y que un mago nos proporciona una caja metálica y un detector de partículas para entrar en su interior. Abrimos la caja y compramos nuestro detector que está completamente vacío de partículas. Físicamente diremos que el cuerpo está en su estado de mínima energía o estado vacíono hay nada en tu interior… Al parecer.

Ahora el mago vende completamente la caja y la mete en un dispositivo que hace que tus paredes oscilen con alta frecuencia. Al cabo de un segundo apuntamos a la caja y la cobijamos… ¡sorpresa! Nuestro detector comienza a buscar partículas en el interior. La caja, inicialmente vacía y vendida durante todo el proceso, no está vacía. ¿Dónde está la cosa?

“No hay ningún truco, es magia”, contestaba el mago.

Allá magia de la mecánica cuántica

De hecho, tenemos la intuición de que, si al principio no estábamos en la caja, no podemos producir nada espontáneamente desde el vacío, como el arte de la magia. “Alguien tiene algo que hacer”, pensamos en el espectáculo del espectáculo. Pues no, ni hay truco, ni es magia: es mecánica cuántica.

La teoría clínica, como suele ser habitual, nos hace romper todos los esquemas y demuestra que nuestra intuición se construye furtivamente sobre los principios de la física clásica.

En física clínica, incluso si un observador entra en una caja de cualquier cosa que contenga material, de la forma que no podemos encontrar una sola partícula o foto de luz en el interior, el estado de vacío resultante del sistema en realidad no es «vacío», pero es bastante fascinante. La caja registradora está al alcance de lo que conocemos como “campamentos cuánticos”; y, de hecho, este observador puede encontrar una energía distinta de cero en su interior.

Un campamento de bolas

¿Qué es un? campo cuántico?

Simplificando mucho, un campo cuántico puede entenderse como una infinidad roja de cuencos virtuales que duran todo el tiempo. tiempo espacial. Estas bolas están interconectadas por estaciones que permiten que la vibración roja sea con diferentes modos de oscilación. Y otros términos: un campo cuántico puede significar como una colección infinita de osciladores armónicos acoplados y situados en cada punto del espacio-tiempo.

Este campo clínico puede encontrarse en diferentes estados, pudiendo cada uno de estos elementos caracterizar el valor de su energía. Cuando el campo se encuentra en el estado de mínima energía diezmada que se encuentra en el estado vacío. Pero este vacío no es lo mismo ya sea que el campamento esté dentro o fuera de la caja.

puerta de caja

Si el campo está libre (sin los vínculos que imponen las paredes de la caja magnética o cualquier otra interacción), los recursos que interconectan los osciladores armónicos se encuentran en tu estado de equilibrio o relajación, con energía potencial nulo.

Debido a que cada oscilador puede tener energía potencial cero, es el estado de energía mínima del campo libre, o el estado vacío, porque el valor de la energía se puede establecer fácilmente en cero.

Dentro de la caja

Ahora la situación es diferente en la caja metálica. En este caso, las paredes se pueden “estirar”. Las estaciones que planifican los cuencos infinitos (los osciladores infinitos del campo cuántico) en comparación con el campo son libres.

Dicha “tensión” Es por esto que la energía potencial de cada oscilador es distinta de cero. Por lo tanto, en el cuadro, un observador puede tener valores de energía promedio sin ningún valor en el estado de energía mínima. Y cuanta más, más energía hay, más cositas hay en la caja, más “tensiones” podemos tener; Estarán los osciladores en tu interior.

Esto es lo que conozco como yo Efecto Casimir (estático). La caja entonces está vacía en la sensación clásica, no hay partículas en su interior, pero el estado vacío del suelo se dice que es «tenso»; o «polarizado», porque el campo tiene una energía distinta cuando está libre.

Por ejemplo, para una “caja” idealmente constituida por dos placas metálicas paralelas de extensión infinita, la energía por unidad de volumen que predice la teoría cuántica de campos es: -hc/L⁴ (Pi/1440). En esta expresión “c”r; denota el velocidad de la luz en el vacío“L”r; es la distancia entre las placas y “h” es la constante de planck. Como dijimos, una menor separación de las placas, tal vez sea la energía del vacío. La presencia de la constante de Planck es lo que indica que esta energía tiene un origen verdaderamente cuántico. En el límite clásico, h = 0, la energía del vacío es cero.

Pero… ¿Cómo surgen las partículas?

Ahora tenemos energía. ¡Pero el detector encontró partículas dentro de la caja! ¿Cómo explicar los campos cuánticos de la existencia de partículas en la caja registradora de una tienda?

Si el rojo virtual de los osciladores armónicos del campo cuántico (las infinitas bolas interconectadas) sufre una perturbación por parte de un agente externo, puede excitar modos de vibración u oscilación en el rojo. Este modo se manifiesta, físicamente, en forma de ondas o partículas propagadas en el espacio-tiempo.

Esto es precisamente lo que ocurre con las oscilaciones de la caja que produce la lavadora. Las paredes están pegadas al rojo de los osciladores y estimulan así las vibraciones en el suelo limpio. En otras palabras, las oscilaciones del cuerpo excitan el campo, que pasa del estado vacío a estados de mayor energía, llamados estados excitados o estados de partículas.

De esta forma, el truco de magia no pasará de ser un truco de física cuantitativa.

La creación espontánea de partículas.

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Este mecanismo dinámico de creación espontánea de partículas desde el vacío cuántico se te informará de cómo efecto Casimir dinámico y tienen profundas implicaciones físicas. Por ejemplo, al igual que las oscilaciones de las paredes de la caja, el expansión o contracción del propio espacio-tiempo también es capaz de excitar partículas de vacío.

Este efecto cuántico se crea que podría ser el responsable de la producción, durante la explosión de Big Bang cosmológico, todo el material que abunda en nuestro universo. Pero esa es una gran historia para otro día.

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