Una investigación pionera ofrece una visión fascinante sobre el funcionamiento interno de la mente del “demonio de Maxwell”, un famoso experimento mental en Física.

Un equipo de investigación internacional, incluyendo a Janet Anders de la Universidad de Exeter, han utilizado circuitos superconductores para traer el “demonio” a la vida.

El demonio, propuesto por James Clerk Maxwell en 1867, es un ser hipotético que puede obtener más energía útil de un sistema termodinámico de lo que permitiría una de las leyes fundamentales de la física -la segunda ley de la termodinámica-.

Crucialmente, el equipo no sólo observó directamente la energía ganada por primera vez, sino que también rastreó cómo se almacena la información en la memoria del demonio. La investigación se publica en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El experimento mental original fue propuesto por primera vez por el físico matemático James Clerk Maxwell, uno de los científicos más influyentes de la historia, hace 150 años.

Hizo la hipótesis de que las partículas de gas en dos cajas adyacentes podían ser filtradas por un “demonio” que operaba una pequeña puerta, que permitía que sólo partículas de energía rápida pasaran en una dirección y partículas de baja energía de manera opuesta.

Como resultado, una caja gana una energía media más alta que la otra, lo que crea una diferencia de presión. Esta situación de no equilibrio puede usarse para obtener energía, no muy diferente a la energía obtenida cuando se libera el agua almacenada detrás de una presa.

Así, aunque el gas estaba inicialmente en equilibrio, el demonio puede crear una situación de no equilibrio y extraer energía, pasando por alto la segunda ley de la termodinámica.

Anders, físico teórico del departamento de física de la Universidad de Exeter, añade en un comunicado: “En la década de 1980 se descubrió que esta no es la historia completa. La información sobre las propiedades de las partículas permanece almacenada en la memoria del demonio. La información está dirigida por un coste energético que luego reduce la ganancia de energía del demonio a nula, resolviendo la paradoja”.

En esta investigación, el equipo creó un demonio cuántico de Maxwell, que se manifiesta como una cavidad de microondas, que extrae energía de un qubit superconductor. El equipo fue capaz de mapear completamente la memoria del demonio después de su intervención, revelando la información almacenada sobre el estado de qubit.

Anders añade: “El hecho de que el sistema se comporta según la mecánica cuántica significa que la partícula puede tener una alta y baja energía al mismo tiempo, no sólo cualquiera de estas opciones como se considera por Maxwell”.

Este innovador experimento da una mirada fascinante a la interacción entre la información cuántica y la termodinámica, y es un paso importante en el desarrollo actual de una teoría para los procesos termodinámicos a nanoescala, según la Universidad de Exeter.

Fuente: Europa Press