Los 4 Fantásticos y magnetismo básico

Seguimos un poco más con campos magnéticos, pero esta vez en otro medio muy diferente: el cómic. Ya he escrito aquí alguna vez sobre los 4 Fantásticos (^{[1] y [2]}). Esta vez, nos remontaremos a sus orígenes, hasta el número 20 de la colección, donde aparece por primera vez el Hombre Molécula, un supervillano con poder para controlar las moléculas (como su nombre indica), aunque dado que puede transmutar objetos, sería mejor decir que puede controlar átomos y partículas subatómicas también. Bueno, es un cómic de superhéroes, así que nos creemos que tiene ese superpoder, y ya está.

En el enfrentamiento con los 4F, nuestro villano «crea» unos imanes a partir de las moléculas de aire, con unas propiedades muy curiosas: se «pegan» a los brazos y piernas de Mister Fantástico, y se repelen con fuerza, estirando al pobre lider del famoso cuarteto. El discurso del Hombre Molécula, es el siguiente (las negritas son del original):

Todo lo que necesito es provocar que las moléculas del mismo aire cambien su forma...

...y así, a partir del aire, creo un par de potentes imanes...

Uno es positivo, el otro negativo. Cada uno se adherirá a tu propio cuerpo flexible, y entonces...

...debido al hecho de que se repelen mutuamente, vuelan en direcciones opuestas. Y así, elimino la amenaza de Mister Fantástico ¡para siempre!

Bueno, bueno, bueno. Vale que es un cómic de superhéroes. Nos creemos que hay personajes con poderes extraordinarios, que desafían la física. Nos creemos que se pueden fabricar imanes (ojo, no electroimanes) tan potentes como para seguir repeliéndose con fuerza a varios metros de distancia. Nos creemos incluso que se «pegan» de forma no explicada a las extremidades de Mister Fantástico. Pero lo que ya no cuela es que se repelan porque tienen polos opuestos. Si hay algún principio físico conocido por todo el mundo, incluso los que catearon la física del cole, es esa conocida frase de polos opuestos se atraen, polos iguales se repelen.

Hay otro detalle importante, y es que, por lo que cuenta, el Hombre Molécula ha creado dos monopolos magnéticos. ¿Cómo? Veamos, imaginemos que tenemos un iman en forma de barra, con su polo norte y su polo sur. Eso sería un dipolo magnético. Si partimos la barra por la mitad, uno puede pensar que hemos separado los polos, de forma que tendríamos dos imanes, cada uno con un sólo polo (norte o sur). Esto sería un monopolo magnético. Pero la realidad es muy diferente. Al partir la barra, en realidad obtenemos dos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur. Si partimos nuevamente uno de esos imanes, volvemos a obtener dos imanes «completos». Podríamos seguir y seguir, hasta llegar a nivel subatómico, y quedarnos sólo con un átomo, o incluso una partícula elemental. Y si aun tiene propiedades magnéticas, estaríamos ante un dipolo, nunca ante un monopolo.

Y es que una consecuencia de las Ecuaciones de Maxwell es que los monopolos magnéticos no pueden existir. Nos lo dice concretamente la segunda ecuación, que expresa la Ley de Gauss para el campo magnético. Según esta ley, el flujo neto magnético a través de cualquier superficie cerrada, es siempre cero, o lo que es lo mismo, las líneas de campo son siempre cerradas. ¿Ein? Bueno, para representar un campo magnético (o eléctrico, o gravitatorio, o cualquier campo vectorial), se utilizan las llamadas líneas de campo, que para no entrar en más formalidades, podemos pensar que nos indican las trayectorias que seguirían partículas virtuales (sin ningún tipo de inercia ni oposición) afectadas por la fuerza correspondiente al campo. Si representáramos el campo gravitatorio terrestre, tendríamos una serie de líneas que surgen del centro de nuestro planeta, atraviesan la superficie de forma perpendicular, y continúan hasta el ínfinito en línea recta. Si representamos el campo eléctrico de una carga aislada, tendríamos la misma distribución. Es evidente que cualquier superficie que envolviera la fuente del campo (una esfera concéntrica, por ejemplo) sería atravesada por estas líneas en una sóla dirección. Una superficie cerrada, que no envuelva la carga, sería atravesada dos veces por cada línea, de forma que el mísmo número de línas que entran, salen también, Es decir, el flujo neto es cero.

Pues bien, lo que ocurre con los campos magnéticos es que sus líneas de campo son siempre curvas cerradas, de forma que es imposible «envolver» un zona con flujo neto distinto de cero. Es decir, no existe nada parecido a una «carga magnética». Haciendo una analogía, podemos pensar que un campo eléctrico es como el flujo del agua en un recipiente, con fuentes y sumideros, de forma que hay agua que entra y agua que sale; mientras que un campo magnético sería como el flujo de agua en un recipiente cerrado.

Hay que decir que hay científicos que siguen buscando la posible existencia de monopolos magnéticos (lo que implicaría que las Ecuaciones de Maxwell no son del todo correctas), más que nada porque algunas teorías, como la Teoría de las Supercuerdas o la Teoría de la Gran Unificación, predicen o necesitan de su existencia. Pero aún no se ha conseguido observar ni obtener ninguno.