Los físicos experimentales de partículas de la Universidad del Noreste, Stephen Reucroft y John Swain, han reunido sus ideas para escribir la siguiente respuesta.
Para entender el efecto Casimir, primero hay que comprender algo sobre el vacío en el espacio tal y como se ve en la teoría cuántica de campos. Lejos de estar vacío, la física moderna asume que un vacío está lleno de ondas electromagnéticas fluctuantes que nunca pueden ser eliminadas por completo, como un océano con olas que siempre están presentes y nunca pueden ser detenidas. Estas ondas tienen todas las longitudes de onda posibles, y su presencia implica que el espacio vacío contiene una cierta cantidad de energía, una energía que no podemos aprovechar, pero que siempre está ahí.
Ahora bien, si se colocan espejos enfrentados en el vacío, algunas de las ondas cabrán entre ellos, rebotando de un lado a otro, mientras que otras no lo harán. A medida que los dos espejos se acercan el uno al otro, las ondas más largas ya no caben -el resultado es que la cantidad total de energía en el vacío entre las placas será un poco menor que la cantidad en cualquier otra parte del vacío. Así, los espejos se atraerán entre sí, del mismo modo que dos objetos sujetos por un muelle estirado se moverán juntos al disminuir la energía almacenada en el muelle.
Este efecto, el de que dos espejos en el vacío se atraigan entre sí, es el efecto Casimir. Fue predicho por primera vez en 1948 por el físico holandés Hendrick Casimir. Steve K. Lamoreaux, ahora en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, midió inicialmente la pequeña fuerza en 1996.
En general, la cantidad de energía de un trozo de vacío puede verse alterada por el material que lo rodea, y el término “efecto Casimir” se utiliza también en este contexto más amplio. Si los espejos se mueven rápidamente, algunas de las ondas del vacío pueden convertirse en ondas reales. Julian Schwinger y muchos otros han sugerido que este “efecto Casimir dinámico” puede ser el responsable del misterioso fenómeno conocido como sonoluminiscencia.
Uno de los aspectos más interesantes de la energía del vacío (con o sin espejos) es que, calculada en la teoría cuántica de campos, ¡es infinita! Para algunos, este hallazgo implica que el vacío del espacio podría ser una enorme fuente de energía: la llamada “energía de punto cero”.
Pero el hallazgo también plantea un problema físico: no hay nada que impida que ondas arbitrariamente pequeñas quepan entre dos espejos, y hay un número infinito de estas longitudes de onda. La solución matemática consiste en hacer temporalmente el cálculo para un número finito de ondas para dos separaciones diferentes de los espejos, encontrar la diferencia asociada en las energías del vacío y luego argumentar que la diferencia sigue siendo finita a medida que se permite que el número de longitudes de onda llegue al infinito.
Aunque este truco funciona, y da respuestas que concuerdan con el experimento, el problema de una energía de vacío infinita es grave. La teoría de la gravitación de Einstein implica que esta energía debe producir una curvatura gravitacional infinita del espacio-tiempo, algo que definitivamente no observamos. La resolución de este problema sigue siendo una cuestión de investigación abierta.