¿Qué es la energía negativa?

Si bien muchos conocen la "energía negativa" para referirse al chi negativo, el aura negativa o la energía perjudicial que una persona emite, el término también tiene una definición científica. Basado en el principio de incertidumbre de Heisenberg, la energía negativa tiene que ver con las fluctuaciones inherentes en la energía que existe en cualquier energía o campo magnético. Esta forma de "materia exótica" es una fuerza altamente impredecible que se ha demostrado que existe en medio de campos de energía cero. Aunque es difícil de identificar, se especula que este tipo de energía existe al borde de los agujeros negros, y Stephen Hawking lo ha citado como un requisito previo necesario para viajar en el tiempo.

El concepto de energía negativa fue propuesto por el físico británico Paul Adrien Maurice Dirac en 1928, como un componente de la ecuación de Dirac. Esta ecuación fue diseñada para ser consistente con los estándares de relatividad especial. En esta ecuación, Dirac describió cómo los estados cuánticos de energía positiva serían compensados ​​por energía negativa. En general, estos dos tipos de energía se equilibrarán entre sí. Por lo tanto, una forma negativa de energía no suele ser un fenómeno observable. Sin embargo, en el caso de un vacío puro, se expresarán estados de energía negativos para todos los átomos dentro del vacío, mientras que no se expresarán estados de energía positivos. Este concepto se conoce como el mar de Dirac.

Teóricamente, se puede desarrollar un agujero en el mar de Dirac si un rayo gamma parásito choca con electrones en un estado negativo de energía, convirtiéndolo así en un electrón cargado positivamente. Tal agujero en el mar de Dirac se comportaría de manera opuesta al electrón original cargado negativamente. El nuevo electrón cargado positivamente sería un ejemplo de antimateria. Por lo tanto, la antimateria no debe confundirse con un estado negativo de energía.

En 1948, el físico holandés Hendrick Casimir predijo que podría existir una pequeña fuerza atractiva entre dos placas paralelas sin carga en el vacío. Si las placas descansan extremadamente cerca una de la otra, se produce energía negativa, ya que la cantidad de ondas electromagnéticas entre las dos placas es menor que la del espacio circundante. En esencia, un estado negativo de energía se hace presente cuando las longitudes de onda de las partículas en una determinada región del espacio son menores de lo que normalmente se puede medir.

Las predicciones de Casimir se han observado en dos experimentos separados. El primer experimento ocurrió en 1958, y fue supervisado por MJ Sparnaay. Produjo resultados que eran consistentes con las teorías de Casimir. El segundo experimento, de Steve K. Lamoreaux, se realizó en 1997. En lugar de usar dos placas en el experimento, Lamoreaux combinó una sola placa con otra placa que formaba parte de una esfera casi precisa. Este experimento también confirmó las predicciones de Casimir. Si bien los estados negativos de energía pueden no ser observables, se han demostrado tanto teóricamente como mediante experimentos.