El demonio de Maxwell es una máquina imaginada por James Clerk Maxwell en 1897. Este artefacto hipotético aprovecharía las fluctuaciones térmicas para obtener energía, en aparente violación del segundo principio de la termodinámica. Ahora, investigadores de la Universidad de Barcelona (Catalunya, España) han presentado la primera solución teórica y experimental de una versión continua del demonio de Maxwell en un sistema de molécula individual. Los resultados, publicados en la revista Nature Physics, pueden tener aplicaciones en otros ámbitos, como los sistemas biológicos o cuánticos.

 

«A pesar de su sencillez y la gran cantidad de trabajos publicados en este campo, esta nueva variante del demonio clásico de Maxwell no había sido estudiada hasta ahora», explica Fèlix Ritort, catedrático del Departamento de Física Fundamental de la UB. «En esta investigación —añade Ritort—, hemos introducido un sistema capaz de extraer arbitrariamente grandes cantidades de trabajo por ciclo mediante mediciones repetidas del estado de un sistema».

 

La espera de una ocasión propicia de la que sacar partido es una experiencia que todos conocemos. Este patrón de comportamiento es el mismo que el de un especulador que está esperando aprovechar una fluctuación en la bolsa o la de un depredador bien mimetizado que espera a que una presa distraída se ponga a su alcance. «Desde el punto de vista termodinámico, la búsqueda de ocasiones propicias —que tiene cierto componente intuitivo— es lo que consume la mayor parte de la energía. La pregunta es si es posible conseguir la misma energía del evento propicio que la invertida en el proceso de búsqueda, es decir, mediante un proceso termodinámicamente reversible», explica Marco Ribezzi, investigador de la UB y de la Escuela Superior de Física y de Química Industriales de París (ESPCI París/CNRS).

 

«Nuestros experimentos demuestran que es posible encontrar el evento propicio, y a la vez poco habitual, y aprovecharlo de forma reversible. Estos resultados ponen en evidencia una estructura termodinámica subyacente a un problema general que puede encontrar muchas aplicaciones, por ejemplo en el campo de la biología», apunta Ribezzi.