Efecto Casimir y generación de trabajo mediante energía de vacío

Últimamente vuelve a hablarse, una vez más, del motor EMDrive y de experimentos para probar este motor en el espacio. Recordemos que el EMDrive viola las leyes de la física, y concretamente la ley de Newton de conservación del movimiento. En mayo de 2018 se demostró claramente, por parte de un grupo alemán de investigación, que el EMDrive no es posible, y que la energía que se genera no tiene nada que ver con fuentes exóticas como la energía de vacío. Entonces, ¿es posible usar dicha energía de vacío para crear trabajo? ¿Es la generación de partículas virtuales una fuente de energía que pueda explotarse? ¿Es el efecto Casimir un ejemplo de trabajo que pueda ser explotado?

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Antes que nada, definamos de forma breve qué es el efecto Casimir. No tiene ningún misterio, y su funcionamiento recuerda en cierto modo al efecto Bernoulli de la física clásica. En este, el paso de una corriente de aire por un área cuya superficie superior tiene una extensión superior a la inferior, por el hecho de estar combada (es decir, un ala de una aeronave), produce que la corriente de aire de la parte superior se mueva más deprisa que la inferior. Esto crea una zona de baja presión en la zona superior del ala, y una zona de alta presión en la parte inferior. La diferencia de potenciales en la presión de ambos lados genera una fuerza sustentadora, que es lo que mantiene a un avión en el aire.

El efecto Casimir es algo parecido pero a nivel subatómico. Dos planchas metálicas colocadas a unos pocos nanómetros de distancia sufrirán una fuerza de atracción entre sí. Esta fuerza de atracción nace de lo que se conoce como consecuencia de la energía de vacío. El vacío no es tal, sino que presenta constantemente una generación de partículas virtuales que aparecen y desaparecen. Se llaman virtuales porque su existencia es muy efímera. Sin embargo, existen durante el tiempo suficiente para mover las planchas metálicas.

Lo que ocurre es que en la zona interior de las planchas, la generación de partículas es inferior debido a que ambas planchas están muy cerca una de la otra. En la parte exterior se generan muchas más partículas virtuales. Esto produce un efecto neto, que es una presión sobre la cara exterior de las planchas debido al mayor número de partículas que en la interior, y que impulsan a las dos planchas a aproximarse una a la otra. Efectivamente, tenemos una fuerza generada por la energía de vacío. Pero ¿es esto suficiente para crear trabajo, desde un punto de vista mecánico, y teniendo en cuenta las leyes de la termodinámica? En absoluto. Veámoslo.

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La fuerza total generada por las partículas virtuales externas es superior a la generada por las partículas internas, lo cual crea una fuerza, llamada efecto Casimir

Para explicar por qué no es posible generar energía con la energía de vacío, me voy a centrar en este efecto Casimir, ya que es el que da mayor cantidad de indicios de que se está produciendo un trabajo, mecánicamente hablando, que pueda ser aprovechado de alguna forma para por ejemplo terminar moviendo un generador. Dejando aparte de que el efecto Casimir trabaja a niveles cuánticos, incluso así no debemos olvidar un principio básico de la termodinámica: la entropía siempre crece, y la obtención de energía práctica total de un sistema producido tendrá siempre que ser inferior a la energía consumida para generar dicha energía.

Dicho de otro modo: si un sistema de generación de energía requiere mayor cantidad de trabajo del que produce, dicho sistema será completamente inútil. Un ejemplo actual son los procesos de fusión de energía de deuterio. Ya se obtiene energía de fusión, pero esa energía obtenida es inferior a la necesaria para producir la reacción de fusión. Por eso los reactores de fusión siguen en estado experimental. Ningún sistema de generación de energía puede ser cien por cien eficaz.

¿Por qué no puede aprovecharse esta diferencia en generar energía? ¿Recuerda lo que comentaba del efecto Bernoulli? Genera una diferencia de potencial en forma de baja presión sobre el ala, lo cual crea sustentación. Pero, ¿de dónde sale esa diferencia? Efectivamente: de un motor externo que impulsa a la aeronave. Sea un avión o un helicóptero (los rotores de los helicópteros son pequeñas alas), se requiere de un motor externo para generar ese potencial. Pero incluso ignorando ese aspecto, se podría decir que el potencial de la energía de vacío está ahí, sin motor. De acuerdo, pero cualquier sistema que genere energía ha de ser cerrado.

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Con que sea cerrado quiero decir que debe tener una serie de pasos repetitivos que generan una fuerza constante. Por ejemplo, un motor de combustión interna de cuatro tiempos tiene efectivamente cuatro tiempos cíclicos. Tras pasar por el primero, segundo, tercero, cuarto, vuelve al primero, siempre con una energía externa: el quemado de combustible en una cámara. ¿Dónde se encuentra el circuito cerrado en el efecto Casimir? En ningún lado; cuando las dos planchas se han aproximado, se requiere un trabajo para separarlas de nuevo. Ello conlleva una fuente de energía exterior, y de ahí derivamos que es necesario un consumo energético externo al sistema.

Luego, visto que se ha generado un trabajo con el efecto de la energía de vacío, se requiere otra fuente de energía para separar las planchas y que se vuelvan a aproximar. No es un sistema cerrado por sí mismo; no genera más que un trabajo potencial instantáneo, sin que luego se pueda continuar el ciclo. Las planchas, una vez unidas, no volverán a separarse, y seguirán unidas indefinidamente por la presión de la energía de vacío, a no ser que actúe sobre ellas una fuerza externa.

Podemos por todo ello concluir que la energía de vacío no es aprovechable según los conocimientos actuales. Qué pueda ocurrir en el futuro, no lo sé ni creo que lo sepa nadie a corto o medio plazo. Quizás se pueda desarrollar alguna idea ingeniosa, por qué no. Pero deberá ser acorde a las leyes de la física, por exótica que sea la idea y la teoría. Si no es así, no tendremos movimiento ni energía. Y seguiremos dependiendo de las fuentes actuales de obtención de energía. Porque no hay trampas en física. Y, si las hay, nadie las ha inventado todavía.


 

 

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Autor: Fenrir

Escritor aficionado, me gusta la aviación, el cine, la cerveza, y una buena charla sobre cualquier cosa que ataña al ser humano.

3 comentarios en “Efecto Casimir y generación de trabajo mediante energía de vacío”

    1. Gracias a ti Vanessa por tus palabras, este texto se publicará la semana que viene en “El club de la fábula”, una revista de ciencia ficción, en el apartado de tecnologías, estoy muy contento con la respuesta que ha tenido. Un abrazo.

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