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El Efecto Casimir por fin domado, abre puertas a nanobots de todo tipo
eliax id: 7752 josé elías en may 19, 2010 a las 12:03 AM (00:03 horas)
Efecto Casimir RepulsivoEsta noticia de hoy es una que pasó casi desapercibida por los medios tradicionales, sin embargo es uno de los avances científicos mas importantes en tiempos recientes, y aunque involucra un extraño efecto de la mecánica cuántica, creo que es una noticia tan importante que vale la pena al menos tratar de entender de que se trata, sin tener que posee un doctorado en física nuclear, así que aquí vamos...

Existe un extraño fenómeno físico conocido desde hace medio siglo llamado "El Efecto Casimir", en donde por razones aparentemente mágicas, cuando uno coloca dos objetos bien pequeños a distancias bien cercanas, estos se atraen como si fueran magnetos. El efecto es amplificado cuando ambos objetos son planos, como si de una hoja de papel colocada sobre otra se tratara. Incluso, este es el mismo efecto que hace que dos hojas de papel se atraigan a nivel atómico.

La razón que esto sucede tiene que ver con otra extraña propiedad de nuestro universo: Partículas Virtuales.

Sucede que en todo el Universo, desde trillones de años luz de distancia, hasta el borde mismo del Universo, y desde el centro de nuestro planeta hasta frente a nuestras propias narices, ocurre algo a nivel atómico que parece magia: Partículas constantemente aparecen en pares absolutamente de la nada, se aniquilan entre sí, y vuelven a desaparecer.

Estas son las llamadas Partículas Virtuales, y no son un objeto teórico, sino que son muy reales, e incluso es la razón de la existencia de la Radiación Hawking en los Agujeros Negros (como expliqué anteriormente en eliax en artículos como este o este otro).

Pues sucede que estas partículas virtuales, que surgen en pares, pueden (por pura coincidencia aleatoria) aparecer una entre las dos hojas de papel (para seguir el ejemplo), y otra fuera de las hojas de papel. Cuando esto sucede (y recuerden, estas partículas virtuales están constantemente surgiendo de la nada y volviendo a la nada en cantidades y a un ritmo inimaginable), la presión entre las hojas es menor que la presión fuera de las hojas, lo que ocasiona que las dos hojas se atraigan la una a la otra (similar a como funcionan las alas de aviones, en donde una menor presión encima del ala ocasiona que el avión sea "atraído hacia el cielo").

Sin embargo, he aquí lo interesante de esta noticia: A la fecha, solo se conocía una manera de que el Efecto Casimir atraiga objetos, no que los repele, y explicaré en un instante por qué eso es importante...

Otro dato a saber sobre todo este mundo del Efecto Casimir, es que calcular (o en este caso, mas bien predecir) los efectos del Efecto Casimir es una tarea extremadamente difícil, tan difícil que hasta hace poco solo se podía calcular para objetos perfectamente planos (como dos ojas de papel), y mas recientemente con cilindros y esferas.

Pero ahora, un equipo de investigadores del MIT (y en un trabajo relacionado, con investigadores de Harvard), crearon una manera para poder calcular el Efecto Casimir para cualquier objeto imaginable.

El truco estuvo en darse cuenta que objetos 100 nanómetros aparte pueden ser modelados de manera altamente precisa utilizando objetos 100,000 veces mas grandes, 100,000 veces mas alejados el uno del otro, e inmersos en un líquido que conduce electricidad.

Bajo este nuevo modelo, en vez de calcular las fuerzas de ultra-pequeñas partículas virtuales, lo que se calcula es la fuerza del campo electromagnético a varios puntos de distancia de los objetos.

Un detalle importantísimo sin embargo, es el hecho de que el equipo que ideó esta técnica pudo demostrar que matemáticamente los dos escenarios son computacionalmente equivalentes. Es decir, son dos maneras de interpretar las cosas que nos llevan a la misma solución.

Lo bueno de esto es que ahora podemos calcular el Efecto Casimir para cualquier objeto, de cualquier tamaño y forma, a cualquier distancia, y en relación a una cantidad arbitraria de otros objetos.

Y he aquí ahora el gran logro (y la razón de esta noticia): Debido a esto, se ha podido acelerar exponencialmente el estudio del Efecto Casimir, a un punto tal que incluso se han podido crear configuraciones de objetos que por primera vez hacen que el efecto funcione a la inversa (como en la configuración geométrica que se muestra en la imagen que acompaña al artículo). Es decir, en vez de que dos objetos se atraigan, que estos se repelen/rechacen.

Pero, ¿y qué tiene de importante eso? Pues que ahora se resuelve uno de los problemas mas grandes de la nano-tecnología, el hecho de que a estas pequeñas distancias era difícil hasta ahora fabricar sistemas electromecánicos (MEMS), como son engranajes, partes movibles, robots, etc, ya que estos tienden a pegarse como si tuvieran pegamento en sus partes, lo que hace extremadamente difícil fabricar partes que funcionen como sus análogas a escalas mayores.

Con este adelanto entonces, se tumba la barrera que impedía a la fecha crear robots prácticos a escalas de la mil-millonésima de un metro ("nanobots"), lo que significa que podemos ahora esperar muchos grandes avances en campos que van desde la robótica y el espionaje, hasta tecnologías de proyección digital y medicina avanzada.

Este avance fue presentado esta semana pasada en la publicación científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente de la noticia

autor: josé elías

Comentarios

  • wao!

    • En otras palabras, para crear un molino o una bicicleta que giren se ocupa el contacto de dos partes para crear movimiento.

      Con el Efecto Casimir no es necesario el contacto entre dos partes, la repulsión crea la fuerza. No se ocupa contacto entre ambas partes debido a que se atraerían y el objetivo no se alcanza.

  • las grandes noticias no paran de llegar últimamente! esperemos un avance significativo en nanotecnologia con esto!

  • Muy interesante la nota y la web en general.
    Por cierto, ojas se escribe con H.

  • Hola Elias. Soy seguidor de tu blog desde hace tiempo y tus artículos son excelentes. Ya conozco tus problemillas con la ortografía española por lo que no estaría de más pasar un corrector ortográfico antes de publicar, pues un excelente artículo puede verse devaluado por este detalle. Es mi humilde opinión.

  • Buena noticia y una mejor explicación. Pero me duelen los ojos: Hojas se escribe con H.

  • Lo de "desde trillones de años luz de distancia" me parece mucho, ya sean trillones españoles (10^18) o estadounidenses (10^12).
    Universo observable: 48.000 millones (5*10^10) de años luz desde la Tierra (wikipedia).

  • ¿Creis que todo esto nos llevara al la construccion de un ordenador cuantico(potente)? junto a estas otras noticias cercanas de hace dias.

    Nuevo transistor optico.

    http://spectrum.ieee.org/semiconductors/optoelectronics/optical-transistor-is-a-step-toward-the-quantum-internet

    Gran avance: Chips fabricados con ADN. mucho mas rápidos y baratos que silicio.

    http://eliax.com/index.cfm?post_id=7746

    Computan con molécula miles de veces mas rápido que una computadora moderna.

    http://eliax.com/index.cfm?post_id=7731

    Crean Cerebro Molecular, imita neuronas humanas con nanotecnología.

    http://eliax.com/index.cfm?post_id=7702

    ¿como de cerca estamos de la singularidad?

  • puedes conseguir el link del paper

  • Ya, en serio: ¿hay alguna razón por la que las referencias a tus artículos previos no funcionen o es mero descuido?

    • Revisa tu PC, tienes un virus, a todos nos funcionan perfectamente.

  • Elias,
    Excelente articulo y explicado de una manera clara y sencilla te felicito.

  • Interesante...
    ESpero que esto no se demore demasiado en ser un hecho real.

    • Gracias Antonio por tu colaboracion

  • Una pregunta Elias.

    Este descubrimiento podría ser practico a grandes escala?

    Me explico. Inventos como un auto sin ruedas suspendido a poca distancia del suelo?

    • JuanFco, esto es solo una manitupacion del efecto, pero no olvides algo esencial.

      En teoría y a pesar de que se contradicen, los átomos y las galaxias se rigen por la misma regla.

    • Lo mismo venía a preguntar yo. ¿Antigravedad?

    • JuanFco,

      No, esto solo crea una fuerza repulsiva a extremadamente cortas distancias. :)

  • Pregunta por mera curiosidad. Sabes si esas particules que aparecen y desaparecen en pares de "la nada" son las mismas? es decir, son las mismas que "dejan de existir" y "vuelven a existir" o sera que mueren y nacen otras?? o es que son fungibles, homogeneas, es decir, las mismas, no habria como de saber o distinguir si la que deja de existir sea la misma que vuelve a existir??

    esto me llamo mucho la atencion en un documental que vi (What the Bleep do we know) en donde uno de los entrevistados mencionó ese misterio de la fisica cuantica, de saber a dónde van esas particulas cuando "dejan de existir" y recuerdo que el decía que quizas en un unverso paralelo al nuestro otro cientifico a donde iban las particulas de su universo las que segun el doctor venian al nuestro jejejjejeje

  • El problema es que la noticia ha salido a la vez que la victória del Atlético y poco antes de la del Barça, y ya sabemos las preferencias en este país....

    Muy bueno, tu blog. siempre muy interesante. Te dejo la URL del blog oficial de la série "The Big Bang Theory", donde explican las teorías de cada capítulo: http://thebigblogtheory.wordpress.com/

    (lo siento si no se pueden dejar enlaces así...)

    P.D.: hoja de papel con h, por si lo quieres corregir...

  • hola jose porgue cuando uno pasa una hoja de papel por el braso los pelos se paran.gracias

    • Jajaja, con este comentario se entiende porque este blog tiene tantos seguidores XD

  • En serio........
    No solo haces la nota interesante, sino que la explicas con una sencillez que me haces pensar que soy inteligente, al entender de esas cosas.....

    Es muy interesante, un paso más al futuro.

    • +1
      jajajjajajja
      Que comentario más acertado amigo!!
      Has dicho algo que siempre he sentido, pero que no me había tomado el timepo de expresar.

  • Muy interesante. Tengo una pregunta bastante ignorante. Si estas partículas se crean de la nada y se destruyen para desaparecer por siempre, ¿eso no viola la ley que decía que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma?

    • Es que en realidad en promedio no ha aparecido nada nuevo.

      Cosas de la física cuántica. El principio de incertidumbre de Heisenberg dice que no podemos conocer completamente posición y cantidad al mismo tiempo. Y resulta que el "AQUÍ HAY CERO", es un valor concreto en un lugar concreto y por lo tanto prohibido. El resultado es que "AQUÍ" donde quiera que sea, están siempre apareciendo partículas y sus correspondientes antipartículas. Aparece un par y momentos después se aniquilan mutuamente.

      Pero no es el único caso en que aparecen cosas "de la nada". De hecho, hay fuertes sospechas que la suma total de materia y energía del universo de exactamente cero. O sea que nuestro universo es sólo una manifestación muy curiosa de la nada.

  • Eliax, es impresionante el gran impacto que este descubrimiento puede traer al avance de la ciencia, pero quiero aclarar un punto en el cual hay un mal entendido, las particulas virtuales de las que hablas no se crean de la nada, se forman de energia existente solo que en diferente estado, la teoria cuantica predice que en el vacio la energia nunca sera cero, en forma hipotetica algunos fisicos tratan a el espacio como una "sustancia" y no simple espacio vacio, y si, aparentemente hay una violacion al principio de conservacion de energia, pero esto es solo porque aun no se logra explicar exactamente la causalidad y propiedades de estas particulas, pero no porque aparezcan de la nada, pero supongamos que aparecieran de la nada, esto no violaria del todo la ley de conservacion de la energia, sino que su principal impacto seria en pensar que el universo no es un sistema cerrado como hasta hoy se piensa, sino que tal ves interactua con "algo" externo. Esto es lo hermoso de la ciencia, no se dicta nada absoluto, hasta las leyes establecidas pueden ser violadas, pero no es que se violen en realidad, sino que aun no descubrimos las correctas, solo nos vamos aproximando poco a poco.

    saludos

    • Gracias por eso, ya que la termodinámica es casi como un dogma, pero tal vez algún día se encuentre una excepción a la regla

      • He escuchado un dicho que dice: "Una excepción no invalida la regla" me gusa mucho esa frase, ya que refleja que no hay nada absoluto, como dijo Carlos Guzman arriba, es solo que no descubrimos la regla completa, o no la aplicamos en el lugar correcto.

        Eso de que interactúa con algo externo me gusta mucho, es una gran posibilidad, ya que si la materia no se crea ni destruye, esto implica que debe interactuar y solo se va a algún universo paralelo. Pero esto nos llevaría a pensar que cada vez que estas particulas se "destruyen" (y si en realidad se transportan) se crea un efecto dominó y solo sería parte de un flujo de materia entre universos, y me hace pensar que la cantidad de materia es constante en una suma de universos (podría esto implicar que solo la suma sea constante y no la suma de un universo en particular?).

        Otra cosa que se me ocurre es que las particulas se destruyen, pero queda la energía, que es una manifestación de la materia (corrijanme si eso es falso por favor).

        Ya se me funde el cerebro con todo esto.

  • Lo que no entiendo es cómo han conseguido un efecto casimir repulsivo. A lo sumo, me imagino que pueden haber conseguido uno menos atractivo que otro.

    Pero el efecto casimir se basa en que en "espacio abierto" es posible cualquier tipo de onda, mientras que en un hueco sólo pueden existir las ondas cuya longitud es un múltiplo del espacio que hay, o sea que entran completas en el hueco. Al haber menos alternativas, las ondas de afuera son siempre más que las de adentro dando como resultado una fuerza desde afuera que tiende a empujar los objetos.

    Siempre la mayor fuerza vendrá del espacio abierto hacia el espacio cerrado. Por eso no me imagino cómo han conseguido un efecto repulsivo.

  • interesante no teni ni que avia esos problemas con la nano tecnologia

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por "Lean pascazzi" en sep 21, 2013


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