¿Cómo levita Magneto?

Cuando era un crío, una de mis formas de pasar el tiempo favoritas era leer comics. Es argumentable que la primera chispa de pasión por la ciencia que se encendió en mí fue leyendo cómics de Spiderman. Quería ver si, cuando fuese mayor y supiese de ciencia, podría hacer mi propia tela de araña o conseguir algún tipo de superpoder. La inocencia de un niño no conoce límites.
Sin embargo, desarrollé una pequeña afición, un juego, que consistía en preguntarme: ¿Cómo puedo explicar este superpoder usando las Leyes de la Física?

Como ahora sé más física que de niño (no mucha más), puedo contestar a alguna de esas preguntas. En la entrada de hoy vamos a contestar la siguiente pregunta:

¿Por qué Magneto puede levitar, si no está hecho de metal?

Magneto meditando mientras levita. Porque puede.

Lo primero que se piensa siempre es: "Su armadura está hecha de metal y hace flotar la armadura y, por ende, él flota". Sin embargo, esto no es cierto, ya que se le ha visto flotar sin llevar su armadura puesta.

Otra afirmación posible sería: "Magneto tiene una dieta muy rica en hierro, entonces usa el hierro de los tres platos de lentejas que se come al día para levitar". Esto, en primera instancia, sería posible, ya que no tenemos información sobre la dieta de Magneto. Sin embargo, tenemos información sobre la levitación del hierro y los materiales ferromagnéticos. El Teorema de Earnshaw nos garantiza que un material ferromagnético no puede estar estático y levitando al mismo tiempo. Por eso los levitrones deben estar girando para poder mantenerse estables. En el momento en el que dejan de girar, se caen.

Una explicación plausible nos la da la Mecánica Cuántica a través de un fenómeno llamado Diamagnetismo. Este fenómeno no puede explicarse clásicamente, como nos garantiza el Teorema de Bohr-Van Leeuwen, que demuestra que la magnetización es un efecto puramente cuántico y su causa no puede ser explicada clásicamente.
El Diamagnetismo está presente en todos los materiales, sin embargo muchas veces es de un orden de magnitud muy pequeño comparado con otros efectos magnéticos, y por eso no lo notamos en el día a día. El diamagnetismo consiste en una susceptibilidad magnética pequeña y negativa bajo la acción de un campo magnético externo. Lo de pequeña ya lo habíamos comentado antes, y lo de negativa significa que los espines de los átomos a los que aplicamos un campo magnético tienden a orientarse en sentido contrario a este (mientras el campo está siendo aplicado). Esto significa que, en la teoría, si aplicamos un campo magnético externo MUY fuerte podemos hacer levitar un objeto.

Pero esto no es solo una fantasía, amigos. En 1999 M. V. Berry y A. K. Geim publican ”Of flying frogs and levitrons”, en la European Journal of Physics, volumen 18, página 313. En este artículo explican cómo hacer levitar una rana sometida a un campo magnético a través del diamagnetismo.

El teorema de Earnshaw no se aplica al diamagnetismo, por lo que puedes levitar y estar estático, aunque no lo parezca viendo la rana. Es por esto que podemos afirmar que Magneto levita utilizando su propio diamagnetismo. Su control sobre el campo electromagnético le permitiría crear un campo magnético de intensidad suficiente bajo el cual su cuerpo reaccionaría igual que la rana.

Magneto, si me estás leyendo, todavía no es demasiado tarde para publicar "Of flying mutants and levitrons". Puede que ganes un premio Ig Nobel.


Para saber más sobre el tema, podéis consultar el libro Magnetism in condensed matter de Stephen Blundell o el propio paper Of flying frogs and levitrons del ganador del Premio Ig Nobel - posteriormente premio Nobel por su trabajo en el grafeno- A.K. Geim que mencioné anteriormente.