Las leyes de la física parecen ser inmutables y además, han pasado una y otra vez las más duras pruebas, demostrando que siempre funcionan. Sin embargo, sale ahora la noticia de que unos investigadores han encontrado partículas que desobedecen una de las leyes fundamentales de la física, la que dicta el flujo de la entropía y el calor en toda situación. Específicamente, investigadores de tres universidades hicieron una propuesta teórica que luego demostraron, que una nanopartícula en un estado de no-equilibrio térmico, no siempre se comporta como las partículas más grandes en las mismas condiciones, lo que tiene importantes implicaciones en varios campos de la física y de la investigación.
La segunda ley de la termodinámica es la que impide que existan, por ejemplo, las máquinas de movimiento perpetuo. Dice básicamente que la entropía -la medida del desorden de un sistema- de cualquier sistema aislado no puede decrecer espontáneamente, con el sistema evolucionando hacia un estado de máxima entropía, es decir, de desorden máximo. El equipo ha mostrado que una nanopartícula atrapada con una luz laser temporalmente viola esta ley. Esta aparente violación de la ley universal es transitoria, algo que los investigadores obtuvieron por primera vez como un modelo matemático de las fluctuaciones previstas en la nanoescala.
Para probar el teorema, los científicos de la Universidad de Vienna, el Instituto de Ciencias Fotónicas en Barcelona y el Instituto Federal de Tecnología en Zürich, atraparon una nanopartícula de sílica, una esfera de radio menos a 75 nanómetros en una trampa laser. No solamente se mantenía la partícula en su lugar, sino que podía medirse con precisión en tres direcciones diferentes. Esta partícula es tan pequeña que 10,000 de ellas podrían ponerse en una fila en el ancho de la cabeza de un alfiler.
La nanoesfera se enfrió a una temperatura menor que el gas alrededor de ella, creando un estado de no-equilibrio. A macro-escala se espera que el calor pase a lo frío, que es la manera en como funciona la ley, sin excepciones. Pero midiendo las oscilaciones en la partícula, los investigadores pudieron determinar que la nanopartícula podría en ocasiones, ceder calor a su entorno en lugar de absorber calor.
Por la relevancia de su resultado hay mucho escepticismo. No es la primera vez que sale alguien a indicar que en un experimento X se viola una ley fundamental, pero con el tiempo se encuentra el error de la afirmación. Las leyes universales siempre están en tela de juicio y cualquier resultado que las contradiga se analiza una vez más. Así pues, hay que esperar a ver si se confirma semejante conclusión, que sin duda podría alterar la idea de las leyes más fundamentales de la física.
La investigación se publicó en Nature Nanotechnology.
Referencias: