La energía es una cantidad que siempre debe ser positiva, al menos eso es lo que nos dice nuestra intuición. Si cada partícula se elimina de un cierto volumen hasta que no quede nada que pueda transportar energía, entonces se ha alcanzado un límite.¿O lo tiene? ¿Todavía es posible extraer energía incluso del espacio vacío?
La física cuántica ha demostrado una y otra vez que contradice nuestra intuición, y esto también es cierto en este caso. Bajo ciertas condiciones se permiten energías negativas, al menos en un cierto rango de espacio y tiempo. Un equipo de investigación internacional en elTU Vienna, la Université libre de Bruxelles Bélgica y el IIT Kanpur India han investigado hasta qué punto es posible la energía negativa. Resulta que no importa qué teorías cuánticas se consideren, sin importar qué simetrías se suponga que tienen.en el universo, siempre hay ciertos límites para "tomar prestada" energía. Localmente, la energía puede ser menor que cero, pero al igual que el dinero prestado de un banco, esta energía debe ser "devuelta" al final.
gravedad repulsiva
"En la teoría de la relatividad general, generalmente suponemos que la energía es mayor que cero, en todo momento y en todas partes del universo", dice el profesor Daniel Grumiller, del Instituto de Física Teórica de la TU Wien Viena.Esto tiene una consecuencia muy importante para la gravedad: la energía está vinculada a la masa a través de la fórmula E = mc². Por lo tanto, la energía negativa también significaría masa negativa. Las masas positivas se atraen entre sí, pero con una masa negativa, la gravedad podría convertirse repentinamente en una fuerza repulsiva.
La teoría cuántica, sin embargo, permite la energía negativa. "Según la física cuántica, es posible tomar prestada energía de un vacío en un lugar determinado, como el dinero de un banco", dice Daniel Grumiller. "Durante mucho tiempo, lo hicimosno ahora sobre el monto máximo de este tipo de crédito de energía y sobre las posibles tasas de interés que deben pagarse. Se han publicado varios supuestos sobre este "interés" conocido en la literatura como "interés cuántico", pero no se ha obtenido ningún resultado integralacordado
La llamada "Condición de energía nula cuántica" QNEC, que se probó en 2017, prescribe ciertos límites para el "préstamo" de energía al vincular la teoría de la relatividad y la física cuántica: por lo tanto, se permite una energía menor que cero, perosolo en un cierto rango y solo por un cierto tiempo. La cantidad de energía que se puede tomar prestada de un vacío antes de que se agote el límite de crédito energético depende de una cantidad física cuántica, la llamada entropía de enredo.
"En cierto sentido, la entropía del enredo es una medida de cuán fuertemente el comportamiento de un sistema está gobernado por la física cuántica", dice Daniel Grumiller. "Si el enredo cuántico juega un papel crucial en algún punto del espacio, por ejemplo, cerca deen el borde de un agujero negro, entonces puede producirse un flujo de energía negativo durante un cierto tiempo, y las energías negativas se vuelven posibles en esa región ".
Grumiller ahora pudo generalizar estos cálculos especiales junto con Max Riegler y Pulastya Parekh. Max Riegler completó su disertación en el grupo de investigación de Daniel Grumiller en el TU Wien y ahora está trabajando como un postdoc en Harvard. Pulastya Parekh del IITen Kanpur India fue invitado en el Instituto Erwin Schrödinger y en TU Wien.
"Todas las consideraciones anteriores siempre se han referido a las teorías cuánticas que siguen las simetrías de la relatividad especial. Pero ahora hemos podido demostrar que esta conexión entre la energía negativa y el enredo cuántico es un fenómeno mucho más general", dice Grumiller. La energíaLas condiciones que claramente prohíben la extracción de cantidades infinitas de energía del vacío son válidas para teorías cuánticas muy diferentes, independientemente de las simetrías.
La ley de conservación de energía no puede ser burlada
Por supuesto, esto no tiene nada que ver con las "máquinas de sobre unidad" místicas que supuestamente generan energía de la nada, ya que se presentan repetidamente en círculos esotéricos. "El hecho de que la naturaleza permite una energía menor que cero durante un cierto período de tiempo".el tiempo en un lugar determinado no significa que se viole la ley de conservación de energía ", subraya Daniel Grumiller." Para permitir flujos de energía negativos en un lugar determinado, debe haber flujos de energía positivos compensadores en las inmediaciones ".
Incluso si el asunto es algo más complicado de lo que se pensaba anteriormente, la energía no se puede obtener de la nada, a pesar de que puede volverse negativa. Los nuevos resultados de la investigación ahora ponen límites estrechos a la energía negativa, conectándola con las propiedades por excelencia de la mecánica cuántica.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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