VIII. UNA ALFOMBRA VOLADORA

...llevaban una estera voladora. Pero no la ofrecieron como un aporte fundamental al desarrollo del transporte, sino como un objeto de recreo.

G.GARC�A M�RQUEZ

CUENTA la cr�nica de Macondo que poco despu�s de nacer Amaranta llegaron los gitanos, los mismos que hab�an llevado el hielo, esta vez con una estera voladora. A diferencia de la tribu de Melquiades, no estaban interesados en los avances de la ciencia sino que eran mercachifles: s�lo usaban la estera para pasear a la gente que pagaba una m�dica cuota para sobrevolar Macondo.

Las esteras voladoras han viajado silenciosamente los cielos de muchas fantas�as: �caro atrap� los m�s antiguos sue�os de la Humanidad, venciendo a la fuerza gravitacional, y los llev� a la hoguera del Sol donde perecieron cuando el calor solar derriti� sus alas de cera.

Desde que los hombres fabularon el relato de �caro hasta que el ser humano pudo surcar los aires pasaron muchos siglos. Varias formas ide� la imaginaci�n para romper las ataduras a la superficie del planeta. Mecanismos incompletos que pueden, casi en su totalidad, repartirse en dos grandes grupos: tener alas o poseer un don m�gico. Hay, desde luego, historias en las que los voladores disfrutan de ambos. En nuestra actualidad no faltan quienes buscan arcanos misterios que permitir�an a los seres humanos elevarse, levitar, perder la condici�n de "grosera materia adherida siempre al piso". La ciencia ficci�n nos ha ofrecido artilugios que funcionan con base en "fuerzas antigravitacionales". En los mejores de estos cuentos, los aparatos no son explicados ni los secretos de su funcionamiento develados a los �vidos buscadores de maravillas. Simplemente funcionan y ya. La naturaleza de la fuerza que vence a la gravedad no entra en la discusi�n, tampoco se nos explica c�mo genera la mente esos "campos" que permiten levitar a Chance Gardener (el personaje principal de la pel�cula Un jardinero con suerte, interpretado por Peter Sellers) quien se aleja caminando sobre las aguas al final de la pel�cula. Que caminar sobre las aguas de un lago sea un problema de superficies es un punto de vista como lo es el mensaje de la pel�cula: "La vida no pasa de ser un estado de �nimo."

Las fuentes de las fuerzas que permiten la levitaci�n en el mundo f�sico son de naturaleza variada. Un caso es el de los superconductores que no permiten la invasi�n del espacio que ocupan por campos magn�ticos y al repelerlos levitan frente a un im�n, o lo hacen levitar, dependiendo de los tama�os relativos (y las posiciones). Este es el principio f�sico que tal vez permita, en el futuro, el movimiento de trenes a muy altas velocidades.

Otro ejemplo es el de la fuerza entre electrones ocasionada por el principio de exclusi�n de Pauli. De acuerdo con �l dos electrones no pueden encontrarse en el mismo estado (la descripci�n del estado incluye la posici�n). La tabla peri�dica de los elementos es una manifestaci�n de este principio que, si no lo hubiera, los electrones se podr�an acomodar en el nivel at�mico m�s bajo. Pero no, sabemos que dependiendo de la variedad de estados permitida en cada nivel s�lo se puede acomodar un n�mero limitado de electrones. Los siguientes tienen que hacerlo en niveles de energ�as mayores.

La situaci�n que nos interesa aqu� se da en la superficie del helio l�quido. Se dice f�cil, pero los experimentos son dif�ciles. Lo primero es tener el helio l�quido, lo que significa temperaturas inferiores a -269� C que requieren de una tecnolog�a muy refinada. El comportamiento de los electrones adicionales a los que tienen los �tomos en helio l�quido ha sido un tema de estudio desde hace muchos a�os. Esto se debe a las propiedades de superfluidez del helio a bajas temperaturas y al hecho de que uno de sus is�topos, conocido como He³, sea el �nico l�quido neutro formado por part�culas con esp�n 1/2, accesible para experimentos de laboratorio. Esas propiedades han convertido al helio en campo f�rtil para el estudio de las propiedades cu�nticas de la materia.

Analicemos lo que sucede cuando un electr�n se acerca a la superficie de helio l�quido. El electr�n sentir� primero una atracci�n hacia la superficie. Esto es debido a la fuerza entre el electr�n y el momento dipolar de los �tomos de helio producido por el mismo electr�n. Sin embargo, a distancias muy cercanas a la superficie, el principio de exclusi�n de Pauli produce una fuerte repulsi�n.

Entonces, para mantener un electr�n muy cercano a la superficie es necesario aplicar una fuerza adicional sobre �l. Esto se logra por medio de una placa positivamente cargada sumergida en el helio. De otra manera, debido a que "cargas del mismo signo se repelen", los electrones tienden a distanciarse unos de otros lo m�s que pueden y abandonan la superficie l�quida.

Para poder vencer la fuerza producida por la exclusi�n y penetrar la superficie del helio l�quido es necesario que dotemos al electr�n de gran energ�a. Una vez sumergido en el l�quido, la presencia del electr�n se revela por una peque�a burbuja que tambi�n es manifestaci�n del principio de Pauli. Pero para lograr ese estado de burbuja el electr�n requiere bastante energ�a. Una forma de hacerlo es aumentar el voltaje entre los electrones y la placa positiva. Si esto se hace paulatinamente se puede observar una depresi�n en la superficie del helio. Esta depresi�n es producida por la repulsi�n entre los electrones flotantes y los electrones de los �tomos de helio. Si el voltaje sigue aumentando llega un momento en el que la depresi�n alcanza una profundidad cr�tica y sus paredes se doblan sobre los electrones que pasan al estado de burbuja.

Richard Williams y Richard Crandall, investigadores de la RCA, fotografiaron la depresi�n en 1973. La fotograf�a se muestra en la figura 13 junto con un esquema que muestra a los electrones flotantes jalados por la placa positiva sumergida en el helio l�quido. Es una fotograf�a que se mira con respeto: son muchas las dificultades que hay que vencer para captar una imagen como �sta en los espacios reducidos donde se pueden mantener temperaturas cercanas al cero absoluto en las que el helio es l�quido.

Figura 13. (a) Ilustraci�n esquem�tica de la superficie de helio l�quido, los electrones en la superficie y la placa met�lica bajo la superficie. (b) Fotograf�a de la depresi�n de la superficie debida a la fuerza de condensaci�n experimentada por los electrones. La fotograf�a se tom� desde un �ngulo de 10� sobre la horizontal. (cortes�a de Richard Williams).