La física cuántica ha mejorado la física clásica de nuevo, esta vez permitiendo que el calor se transfiera a través del espacio vacío sin ninguno de los átomos o moléculas que generalmente se necesitarían para tal impulso.
La investigación aprovecha un poco de rareza cuántica particular conocida como el efecto Casimir: la idea de que el espacio vacío no es realmente vacío, sino que está lleno de pequeñas fluctuaciones electromagnéticas que pueden interferir con los objetos a su alrededor.
Los científicos han demostrado previamente cómo el efecto Casimir puede mover nanopartículas en el vacío, y empuja dos objetos más juntos
(Laboratorio Zhang / UC Berkeley)
Este descubrimiento podría influir en la forma en que los componentes electrónicos a nanoescala e incluso computadoras cuánticas están diseñados para controlar el calor en las escalas más pequeñas a medida que nuestros dispositivos se reducen.
"El calor generalmente se realiza en un sólido a través de las vibraciones de átomos o moléculas, o los llamados fonones, pero en el vacío, no hay medio físico". dice el ingeniero mecánico Xiang Zhang
"Lo que descubrimos, sorprendentemente, es que los fonones pueden transferirse a través de un vacío por fluctuaciones cuánticas invisibles".
El punto fue probado por dos membranas de nitruro de silicio recubiertas de oro colocadas a unos cientos de nanómetros de distancia dentro de una cámara de vacío. Incluso con la nada completa entre las membranas y una energía de luz insignificante, el calentamiento de una membrana hizo que la otra también se calentara.
A escalas más grandes esto no sucedería, es por eso que la bolsa de vacío entre las dos paredes
Todo sobre el experimento tuvo que ser cuidadosamente configurado y controlado: desde controlar con precisión la temperatura de las membranas hasta mantener la cámara del laboratorio completamente libre de polvo.
(Violet Carter / UC Berkeley)
Aunque la distancia que recorrió el calor es muy pequeña, en términos relativos, fue lo suficientemente grande como para descartar otras causas de la transferencia de calor, como la energía de radiación electromagnética (que es cómo el Sol calienta la Tierra a través del vacío del espacio).
Y los científicos detrás del estudio piensan que podría haber más por venir: si el calor puede viajar a través del espacio vacío, entonces quizás también el sonido. Después de todo, ambos dependen de las vibraciones moleculares para moverse.
Eso tendrá que esperar otro experimento. Por ahora, el equipo está buscando formas en que este efecto cuántico especial podría usarse para administrar el flujo térmico en las computadoras y la electrónica del futuro.
"Este descubrimiento de un nuevo mecanismo de transferencia de calor abre oportunidades sin precedentes para la gestión térmica a nanoescala, lo cual es importante para el cómputo de alta velocidad y el almacenamiento de datos". dice el ingeniero mecánico Hao-Kun Li de la Universidad de Stanford.
"Ahora, podemos diseñar el vacío cuántico para extraer calor en los circuitos integrados".
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.