Un catalán soluciona el problema que Einstein no pudo resolver

BarcelonaHay muchos motivos para dedicarse a la ciencia. Entre los más idealistas existe la posibilidad de crear nuevo conocimiento, ya sea descubriendo fenómenos desconocidos, explicando nuevas leyes de la naturaleza o demostrando leyes no demostradas. Esto último es justamente lo que acaba de hacer el físico catalán Lluís Masanes, que trabaja en el University College London (UCL). Con su colega Jonathan Oppenheim han estado cerca de dos años preguntándose hasta qué punto es posible enfriar un objeto. En la Tierra, por ejemplo, se han registrado temperaturas de hasta -89 ºC. En la Luna se puede llegar a -220 ºC y se considera que el espacio exterior está a -270 ºC. ¿Se puede ir más abajo?

La respuesta es que sí, pero no mucho más. Durante el siglo XX, se ha llegado a la conclusión de que la temperatura más baja posible es de -273,15 ºC. Para ver que este límite tiene sentido, se puede entender la temperatura como un movimiento de las partículas que forman un objeto: cuanto más temperatura, más movimiento. Cuando se toca un objeto y se percibe como caliente, en realidad se está notando que las partículas que lo forman se mueven y vibran más rápidamente que en un objeto frío. Si esta vibración es muy intensa, los impactos con la piel pueden producir dolor o incluso heridas. Esto es lo que ocurre en una quemadura. Desde este punto de vista, la temperatura de -273,15 ºC, que se conoce como cero absoluto, correspondería a la inmovilidad total de las partículas. Pero, ¿pueden alcanzar la quietud absoluta?

La respuesta a esta pregunta ha sido motivo de controversia desde principios del siglo XX. El físico Walther Nernst conjeturó en 1912 que llegar al cero absoluto era imposible, una propuesta que se bautizó como tercera ley de la termodinámica, una de las leyes fundamentales de la naturaleza. Aunque la afirmación parecía razonable, Nernst nunca logró aportar ninguna prueba concluyente. Muchos otros científicos, incluyendo Albert Einstein, han intentado resolver este problema sin éxito.

El futuro de los ordenadores

Masanes y Oppenheim han encontrado ahora la solución y han demostrado matemáticamente que no se puede llegar al cero absoluto de temperatura. Su trabajo, publicado en la revista Nature Communications, establece que "para enfriar un objeto cualquiera hasta el cero absoluto hace falta una cantidad infinita de energía", precisa Masanes. Para llegar a esta conclusión, los investigadores han utilizado técnicas y planteamientos procedentes del ámbito de la computación. "Nuestro resultado es un ejemplo de cómo las ciencias computacionales pueden contribuir a entender el mundo físico, un enfoque que puede ser muy fructífero en el futuro", explica Masanes.

El hallazgo será especialmente relevante para aplicaciones tecnológicas que requieren bajas temperaturas, como la computación cuántica. Los llamados ordenadores cuánticos podrían realizar operaciones a una velocidad muy superior a la de los ordenadores tradicionales, pero construir uno es extremadamente complicado. Para que sean viables se necesitan temperaturas cercanas al cero absoluto. El trabajo de Masanes y Oppenheim puede ayudar a entender mejor el proceso de enfriamiento necesario para hacer funcionar ordenadores cuánticos, explica el físico catalán.