una trasposición complicada

El efecto Casimir.

El efecto Casimir o la fuerza Casimir-Polder es un curioso efecto resultante de la cuantización del espacio. Un ejemplo muy claro que se suele poner es el de dos placas metaálicas paralelas y muy cercanas entre si. En ausencia de cualquier campo externo que puede generar fuerzas entre ellas, el sistema debería estar en equilibrio, y no se debería observar ninguna fuerza. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que aparece una fuerza atractiva neta entre las placas, que decae muy rápidamente con la distancia entre placas (~entorno a los 100 nm produce una fuerza similar a la de la presión atmosférica).

Cuando dos placas metálicas están separadas una distancia inferior a pocas micras, aparece una fuerza atractiva entre ambas, denominada fuerza deCasimir-Polder.

Este efecto ya se había predicho teoricamente, a partir de los resultados de la cuantización del espacio vacio. Si suponemos que los campos de fuerzas, como el electromagnético, se extienden sin límite por todo el espacio, esto significa que todos los puntos del espacio deben tener definido un valor de este campo. Si además cuantizamos este campo, significa que este campo debe tener unos valores concretos. Es decir, que hasta el espacio vacío tiene un valor de energía y en general todas las propiedades que tienen las partículas de verdad. Lo que pasa es que estos valores son cero en el vacío, excepto el valor de energía. El valor más pequeño de la energía cuantizada es

por eso incluso el espacio vacio tiene una energía denominada energía del vacio.
Esta energía está cuantizada en forma de ondas, como todo. Sin embargo, entre las dos placas, la longitud máxima posible de las ondas está limitada. Por lo tanto, sólo habrá ondas de una longitud inferior a la límite, y la energía del vacio en esa zona será menor que en la externa.
Cambiemos de explicación: estas ondas en el vacío también son partículas. Partículas virtuales, que aparecen y desaparecen contínuamente en pares de partícula-antipartícula. Como ya hemos visto, por la parte externa hay más ondas y por lo tanto más partículas virtuales, siendo el resultado una fuerza neta de atracción entre las placas.

Transposición:

Una analogía práctica es considerar dos barcos en el mar abierto, navegando o quietos sin anclar, cerca uno del otro. Los marinos ya saben que en esa situación debían controlar la distancia entre ellos, ya que tendía a acercarse y terminaban por chocar. ¿por qué ocurre esto?

(c) http://www.eunavfor.eu

Al estar tan cerca uno del otro, sus cascos protegen el espacio de mar entre ellos de las olas que vienen de la lejanía. En general impedirán que entren las olas que sean más grandes (su longitud de onda sea más larga) que el espacio entre los barcos, mientras que las más pequeñas podrán pasar. Es más, los propios barcos generarán ondas pequeñas en todas direcciones:

Si nos fijamos en el dibujo, se ve que por la parte externa llegan olas de todos los tamaños, mientras que por la zona interna solo empujan los barcos olas pequeñas. Esta diferencia causa una fuerza neta que empuja los barcos uno hacia el otro hasta que terminarían chocando si no se ponen medios para evitarlo. Esto también ocurre con los barcos amarrados en puertos no protegidos del oleaje, que tienen a chocar contra la orilla.

Referencias:

http://schools-wikipedia.org/wp/c/Casimir_effect.htm

Nota: escribiendo esta entrada he encontrado tanto artículos que califican de falso que este ocurra esto en los barcos, como comentarios de testigos de haberlo vivido. Sin embargo, las causas son más variadas:

•  Un barco a barlovento de otro protege del viento al segundo. Por lo tanto el primero se desplaza hasta terminar por chocar con el segundo.
• Dos barcos a corta distancia, navegando a 10-12 nudos,  como la operación de abastecimiento de combustible de la fotografía de arriba, se acercarán uno a otro. Se debe al efecto Bernoulli, debido a que la velocidad relativa del agua que pasa entre los dos barcos es mayor. Las turbulencias generadas por los barcos también generan zonas de baja presión.