Una pared parece un bloque continuo, compacto e impenetrable. Sin embargo, al observarla a escala atómica, esa imagen comienza a desmoronarse: tanto el cemento como nuestro cuerpo están formados por átomos cuyo núcleo ocupa una parte minúscula de su volumen.
La comparación habitual dice que, si un átomo tuviera el tamaño de un estadio, su núcleo sería apenas un grano diminuto situado en el centro. Entre ese núcleo y la región ocupada por los electrones habría una distancia enorme en términos relativos. OpenStax sitúa el radio típico de un átomo alrededor de los 10⁻¹⁰ metros y el de su núcleo cerca de los 10⁻¹⁵ metros, una diferencia de aproximadamente 100.000 veces.
De ahí nace una pregunta aparentemente lógica: si nosotros y las paredes estamos construidos con átomos casi vacíos, ¿por qué nuestras partículas no pueden deslizarse entre las suyas?
El átomo no es un estadio lleno de pequeños agujeros
El primer problema está en la palabra “vacío”. Aunque resulta útil para explicar la enorme diferencia de tamaño entre el núcleo y el átomo completo, puede crear una imagen equivocada.
Un átomo no es una esfera hueca con electrones diminutos girando alrededor de su núcleo como planetas en torno al Sol. Ese modelo sirve como aproximación escolar, pero la mecánica cuántica describe los electrones mediante funciones de onda y distribuciones de probabilidad.
Es decir, no existe una trayectoria perfectamente definida por la que podamos ver pasar al electrón. Los orbitales representan regiones en las que hay una determinada probabilidad de encontrarlo cuando se realiza una medición. OpenStax recalca que estas “nubes de probabilidad” no se corresponden con órbitas clásicas y pueden adoptar formas y distribuciones muy diferentes.
La región aparentemente vacía del átomo, por tanto, no funciona como el hueco existente entre dos barrotes. Está atravesada por campos electromagnéticos y por las distribuciones cuánticas de los electrones. Intentar introducir los átomos de nuestro cuerpo dentro de los de una pared no equivale a hacer pasar arena por una red: obliga a interactuar a sus cargas y a reorganizar sus estados cuánticos.
Los electrones levantan la primera barrera
La parte exterior de los átomos está dominada por los electrones, que poseen carga eléctrica negativa. Cuando acercamos una mano a una pared, las nubes electrónicas de ambos materiales comienzan a interactuar mucho antes de que sus núcleos puedan aproximarse entre sí.
Las cargas del mismo signo se repelen mediante la interacción electromagnética. Cuanto más intentamos comprimir los átomos, mayor energía hace falta para forzar la superposición de sus distribuciones electrónicas. Es esa interacción la que percibimos, a escala cotidiana, como resistencia, presión y solidez.
Live Science resume este fenómeno mediante la comparación con dos polos iguales de un imán: los electrones de nuestro cuerpo y los de la pared no necesitan chocar como pequeñas bolas para impedir el avance. Sus campos ya están interactuando.
Esto tampoco significa que todos los átomos se repelan permanentemente. Las fuerzas electromagnéticas pueden producir atracción, repulsión y enlaces químicos. La distancia estable entre dos átomos aparece cuando las diferentes interacciones alcanzan un equilibrio. Por eso podemos apoyar una taza sobre una mesa sin que atraviese la madera, pero también sin que salga disparada hacia el techo.
Pauli impone una prohibición todavía más profunda
Aunque pudiéramos eliminar la repulsión electrostática, seguiríamos encontrando otro obstáculo: el principio de exclusión de Pauli.
Formulado por Wolfgang Pauli en 1925, establece que dos fermiones idénticos no pueden ocupar simultáneamente el mismo estado cuántico completo. Los electrones pertenecen precisamente a esta familia de partículas. En los átomos, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos lo expresa indicando que dos electrones no pueden compartir los mismos cuatro números cuánticos.
La frase popular de que “dos electrones no pueden estar en el mismo lugar” es una simplificación. Dos electrones sí pueden compartir un orbital cuando poseen espines opuestos. Lo que no pueden hacer es coincidir en exactamente el mismo estado cuántico.
Cuando las nubes electrónicas de dos objetos se superponen demasiado, los estados disponibles deben reorganizarse. Algunos electrones tendrían que pasar a configuraciones de mayor energía, lo que produce una resistencia efectiva muy intensa frente a una mayor compresión. Junto con la interacción electromagnética, este principio ayuda a explicar por qué la materia mantiene su estructura y no colapsa sobre sí misma.
A escala atómica, incluso la idea de “tocar” necesita redefinirse. El físico Philip Moriarty explicó a Science Alert que el contacto puede entenderse como el punto en el que las atracciones intermoleculares quedan compensadas por la repulsión asociada a Pauli. No se trata de dos superficies perfectamente rígidas chocando, sino de un equilibrio entre interacciones cuánticas.
La mecánica cuántica deja una puerta entreabierta
La física cuántica, sin embargo, rara vez responde con un “nunca” absoluto. Las partículas también poseen comportamiento ondulatorio y pueden experimentar el llamado efecto túnel.
Cuando una partícula encuentra una barrera que, según la física clásica, no tiene energía suficiente para superar, su función de onda puede penetrar parcialmente en ella. Si la barrera es lo bastante delgada, queda una pequeña probabilidad de detectar la partícula al otro lado. Este fenómeno es real y aparece en procesos naturales y tecnologías como los microscopios de efecto túnel.
En principio, nada obliga a limitar esa lógica a un único electrón. Podríamos imaginar que todas las partículas de una persona atravesaran simultáneamente una pared y reaparecieran al otro lado conservando exactamente su organización.
El problema es la probabilidad. Cada partícula tendría que experimentar el proceso adecuado al mismo tiempo, recorrer la distancia necesaria y mantener intacta la estructura completa del cuerpo. Al multiplicar todas esas probabilidades diminutas, el resultado se vuelve indistinguible de cero.
Raheem Hashmani, investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison, ofreció a Live Science una estimación ilustrativa de aproximadamente una posibilidad entre 10 elevado a 10³⁰. No es una predicción que pueda aplicarse como una cifra universal (depende del modelo y de numerosas suposiciones), pero refleja la escala del problema: ni toda la edad conocida del universo proporcionaría una oportunidad razonable para observarlo.
Así que los átomos pueden estar formados mayoritariamente por una región sin materia concentrada, pero esa región no está libre para ser atravesada. Está gobernada por campos, probabilidades y reglas cuánticas que sostienen cada mesa, cada pared y cada parte de nuestro cuerpo.
La mecánica cuántica no prohíbe completamente el truco. Simplemente hace que utilizar una puerta resulte infinitamente más práctico.
