El balón de fútbol

En la vida cotidiana, la regularidad con que se presentan los fenómenos nos resulta muy tranquilizadora. Al despertarnos por la mañana, esperamos que el mundo funcione en sus aspectos fundamentales como el día anterior. El sol sale aproximadamente a la misma hora, la taza que resbala entre nuestros dedos cae al suelo y se hace añicos, el balón de fútbol sigue la misma trayectoria siempre que se lance en las mismas condiciones, independientemente de la dirección en que se golpee. Estos hechos tan banales esconden un hecho mucho menos trivial: el espacio físico tiene un elevado grado de simetría ya que es homogéneo (invariante respecto a las traslaciones) e isótropo (invariante respecto a las rotaciones). En otras palabras, las leyes que gobiernan los fenómenos físicos no dependen del lugar ni de la dirección a la que se refieren.

Estas propiedades tan tranquilizadoras del espacio físico en que nos movemos tienen unas implicaciones en el mundo subatómico. Los electrones alrededor del núcleo se mueven de tal forma que el producto de su momento por la distancia al centro del átomo (el momento angular) sea proporcional a un número natural (0, 1, 2, 3…). En el lenguaje de la mecánica cuántica, se dice que el movimiento electrónico está cuantizado. Lo mismo puede decirse de los protones y neutrones, las partículas que componen el núcleo atómico. De esta manera, la acción de todas las partículas sobre cada una de ellas genera una “jaula esférica”, un campo medio de simetría esférica, donde todas las direcciones son equivalentes como requiere la isotropía del espacio, como en un balón de fútbol. Pero las cosas no son tan fáciles. Debido al propio movimiento de las partículas, este campo medio, el balón de fútbol, puede deformarse. Aparece una dirección distinta de las demás, como en un balón de rugby. Según las leyes de la mecánica cuántica no puede romperse la simetría de forma espontánea: el sistema comienza por tanto a girar en su conjunto para igualar todas las direcciones, se hace isótropo. La energía asociada a este movimiento (energía del punto cero) es un requisito ineludible de cualquier sistema mecano-cuántico que surge espontáneo a partir del desarrollo matemático. A menudo, esta energía ha sido empleada en la ficción (Alias, Los Increíbles, Star Trek,…) como “fuente de energía inagotable”. Sin embargo, a pesar de que puede ser experimentalmente detectada, no hay por el momento ninguna posibilidad de uso práctico en la realidad. La influencia de la energía del punto cero y el movimiento asociado a ella “sólo” se puede apreciar en la tranquilizadora trayectoria del balón de fútbol.

Diego Sampedro

Categorías: Física, Química