El efecto Casimir: explicación con vídeos

Hace ya más de medio siglo que Casimir postuló la existencia de una fuerza de atracción a distancias muy cortas, para objetos separados por menos de una micra. Desde entonces, la fuerza ha sido más que verificada experimentalmente.

Esta pequeña esfera de 0.1mm se usó para medir experimentalmente la atracción debida al efecto Casimir en 1998. (fuente)

El origen de esta misteriosa fuerza no tiene nada que ver ni con la gravedad ni la electricidad estática, sino con la teoría cuántica que dice que un campo de fuerzas, como el electromagnético, no puede ser totalmente nulo en ningún punto del espacio: el espacio está permeado por una energía mínima, la energía del vacío, o energía del punto cero.

La fuerza (en pico Newtons) entre una esfera y un plano se deja de sentir cuando se alejan unos ~0.0003mm. (Fuente)

¿Cómo se llega a generar una fuerza a partir de esta energía del vacío?

La explicación sin fórmulas es relativamente sencilla: la energía del punto cero de cualquier sistema cuántico implica que siempre existirán ondas. Para un péndulo de un reloj de pared, significa que aunque parezca que está totalmente inmóvil, en realidad debe estar oscilando muy poquito, pero no cero. Según la física cuántica, un péndulo no puede pararse del todo.

Con las ondas electromagnéticas en el espacio vacío ocurre algo parecido: si colocamos dos placas muy cerca, como en la figura, aparecerán ondas de distintas frecuencias debido a esta energía del vacío. Pero en el espacio entre las placas, las condiciones de contorno no permiten que se generen las mismas ondas que en las caras exteriores. Esta diferencia provoca una diferencia en las presiones internas y externas, haciendo que las placas se atraigan (¡la presión puede llegar a ser tan alta como la de una atmósfera terrestre!).

Representación artística del efecto Casimir (Fuente)

Equivalentes didácticos

El siguiente vídeo ilustra un símil del efecto Casimir con placas metálicas de un buen tamaño, nada de micras. Para que la escala se mantenga, se usan ondas también más grandes que las electromagnéticas: ondas de sonido. Reproduciendo un sonido de ruido (lo más parecido a partículas virtuales que aparecen al azar en el vacío), las ondas de sonido "grandes" no caben en los espacios entre las placas, creando una minúscula diferencia de presión, pero suficiente como para hacer que se atraigan:

  Y en este otro vídeo, se sigue la misma idea pero empleando ondas en un líquido en lugar de en el aire. Espero que os guste:

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Fuente:

Ciencia Explicada

Soluciones a la discalculia, el trastorno que impide entender las matemáticas

La discalculia es el equivalente matemático de la dislexia: un trastorno que dificulta la comprensión y la realización de cálculos aritméticos y matemáticos por parte de las personas que la padecen. Afecta en torno al 6% de la población mundial, y es producida por anormalidades en las conexiones cerebrales que se encargan de este tipo de aprendizaje. Los neurocientíficos creen que la región del cerebro encargada de esta capacidad es el lóbulo parietal, y que varios factores genéticos y de desarrollo que podrían contribuir a su aparición.

Científicos del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la Universidad de Londres (Reino Unido) publican en Science un estudio que propone un programa para mejorar la educación de los estudiantes que sufren este trastorno. Los investigadores señalan que la discalculia es el "primo pobre" de la dislexia. Afecta a individuos con una inteligencia y memoria normales. Los estudios neurocientíficos recientes demuestran que la gente con discalculia tiene dificultades para comprender el valor de los números, o cómo manipularlos para llevar a cabo operaciones y cálculos. Tampoco pueden comprender conceptos abstractos como tiempo y dirección o los conceptos de distancia, tamaño, fórmulas y secuencias. Esto provoca severos problemas para llevar a cabo actividades diarias que involucran el manejo de tiempo o de dinero.

Según Diana Laurillard, coautora del estudio, usar programas similares a juegos centrados en hacer los números comprensibles pueden ayudar a los estudiantes con discalculia "a practicar más allá del aula y a desarrollar las bases para manejar la aritmética". Por ejemplo, el programa desarrollado por Laurillard y su equipo ayuda a dominar primero los conceptos básicos de los números antes de pasar a los símbolos.

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Muy Interesante

¿Cuánto tardarías en llegar en auto a un planeta del sistema solar?

Cuando conduzco de noche por alguna carretera, envuelto en la música de la radio, sin apenas tráfico en la carretera, suelo imaginarme que piso el acelerador y que, sencillamente, persigo el horizonte sin otro objetivo que comprobar hasta dónde sería capaz de llegar. Quizá a otro continente. Quizá dar la vuelta al mundo. Pero, cuando de verdad estoy en plan aventurero, entonces imagino algo más ambicioso.

Imagino que unos ingenieros nanotecnológicos han construido una autopista estelar de miles de años luz de longitud (aunque de apariencia de asfalto de toda la vida), y que acelero a toda velocidad por ella rumbo a las estrellas. Con un combustible infinito, y pisando siempre a fondo, ¿cuánto tardaría en llegar a otros planetas?

Si viajara a 100 km/h, tardaría nada menos que 160 días en llegar a la Luna. 5 meses. Si viajara a una velocidad de 120 km/h, entonces tardaría 3.200 horas cubrir los 384.000 kilómetros. Eso significa un total de 133 días de conducción sin parar, más de 4 meses.

Lo cierto es que el viaje se haría un poco largo. Imaginemos que piso a fondo y que alcanzo los 193 km/h. Llegar a Marte me representaría 134 años de viaje. Incluso a toda la velocidad que puede desarrollar mi coche, moriría de viejo antes de llegar al planeta más cercano a la Tierra (bien, teniendo en cuenta que allí fuera no hay gravedad ni rozamiento del aire sin duda desarrollaría velocidades mucho más altas, pero dejadme seguir con mi fantasía…).

A los 193 km/h de mi coche alcanzaría Júpiter en 459 años.

Saturno está casi el doble de distancia: 842 años de conducción ininterrumpida.

Si no bajara del coche ni para ir al aseo, llegaría finalmente a Neptuno en 2.497 años. Así que indudablemente resulta una empresa un poco infructuosa alcanzar las estrellas con un coche, por muy aventurero que se sienta uno.

Tomado de:

Gen Ciencia