Matemáticos de la Universidad de Utah desarrollaron un nuevo método de ocultación, que es poco probable que dé lugar a los mantos de invisibilidad como los que se utilizan en Harry Potter, o las naves espaciales romulanas en “Star Trek”. En cambio, el nuevo método podría servir de escudo del sonar en los submarinos, del radar en los aviones, de los terremotos en los edificios, y de los tsunamis en las plataformas petrolíferas y estructuras costeras
“Hemos demostrado que es numéricamente posible ocultar objetos de cualquier formato desde el exterior de los dispositivos de encubrimiento, no sólo a una sola frecuencia de onda, sino incluso a pulsos generados por una fuente multi-frecuencia”, dice Graeme Milton, autor principal de la investigación y distinguido profesor de matemáticas en la Universidad de Utah.
“Es un nuevo método de encubrimiento”, añade Milton, “es bidimensional, pero creemos que se puede extender fácilmente a tres dimensiones, es decir, que se podrían ocultar los objetos reales. Se llama encubrimiento activo, lo que significa que se usan los dispositivos que generan activamente campos electromagnéticos en lugar de estar compuesto de metamateriales [sustancias exóticas metálicas] que escudan pasivamente de las ondas electromagnéticas”.
Milton dice que su investigación anterior involucraba “sólo encubrimiento de grupos de pequeñas partículas, pero ahora somos capaces de encubrir objetos de tamaño mayor”.
Imágenes tomadas de una animación hecha por simulación por computadora
del nuevo método desarrollado por matemáticos de la Universidad de Utah
para ocultar objetos de todo tipo de ondas
Por ejemplo, las microondas del radar tienen longitudes de onda de alrededor de 10 centímetros, dice Milton en el estudio, por lo que es posible utilizar el método para ocultar del radar algo 10 veces mayor, o sea 1 metro. Esto acrecienta la esperanza de que se puedan ocultar objetos de mayor tamaño. Hasta el momento, el objeto más grande que fue ocultado de las microondas en los experimentos reales fue un cilindro de cobre de dos centímetros y medio de diámetro.
Un estudio matemático que demuestra la viabilidad de la nueva técnica de encubrimiento —activa, de banda ancha, con encubrimiento externo— se publicó en Internet en la revista Optics Express. Un artículo relacionado se publicó el 14 de agosto también en Internet en Physical Review Letters.
Milton llevó adelante los estudios con Fernando Guevara y Daniel Vásquez Onofrei, profesores asistentes de matemáticas. La investigación fue financiada por la National Science Foundation y la Universidad de Utah.
Ocultación: De la ciencia ficción a la ciencia
La ocultación implica hacer que un objeto se vuelva invisible en parte o completamente para las ondas, que pueden ser ondas de sonido, ondas [olas] de mar, ondas sísmicas, pero en general ondas electromagnéticas, como la luz visible, las microondas, la luz infrarroja y las ondas de radio y televisión.
La ocultación de las cosas a la luz visible ha sido siempre un elemento básico de la ciencia ficción, desde las invisibles naves Bird of Prey de los Romulanos en “Star Trek” a los dispositivos de encubrimiento en los libros, juegos, películas y series como Harry Potter, Halo, Depredador y Stargate.
En los últimos años, los científicos han ideado y probado diversos sistemas de ocultación. Ellos reconocen que la invisibilidad óptica práctica está a muchos años de distancia. Los experimentos, hasta ahora, se han limitado a determinadas longitudes de onda, como microondas y luz infrarroja, y cada método que se ha probado hasta la fecha tiene limitaciones.
En comparación con la ocultación pasiva con metamateriales, el nuevo método —que supone una generación de ondas para proteger o encubrir un objeto de otras ondas— puede ocultar a una amplia banda de longitudes de onda, dice Milton.
“El problema con los metamateriales es que su comportamiento depende en gran medida de la frecuencia que se está tratando de encubrir”, añade. “Por lo tanto, es difícil obtener una ocultación de banda ancha. Tal vez usted sea invisible a la luz roja, pero lo verán en una luz azul.”
La mayoría de las investigaciones previas han utilizado un encubrimiento interior, donde el dispositivo de encubrimiento envuelve el objeto que se quiere ocultar. Milton dice que el nuevo método es la primera técnica de “encubrimiento activo exterior”: los dispositivos de ocultación emiten señales y están fuera del objeto que se oculta.
Los nuevos estudios son teóricos y numéricos, y muestran cómo puede funcionar el método de encubrimiento. “La investigación simula en una computadora lo que usted debería ver en un experimento”, dice Milton. “Nosotros hicimos las matemáticas y esperamos que otras personas hagan los experimentos.”
El estudio en Physical Review Letters demuestra el nuevo método de ocultación a una sola frecuencia de ondas electromagnéticas, mientras que el artículo en Optic Express muestra cómo se puede trabajar en banda ancha, o en una amplia gama de frecuencias.
En Optics Express, los matemáticos demuestran que tres dispositivos de encubrimiento juntos crean una “zona tranquila” de modo que “los objetos colocados dentro de esta región son prácticamente invisibles” para las ondas. Guevara Vásquez creó videos cortos de simulaciones matemáticas que muestran un pulso electromagnético de ondas de sonido pasando un objeto:
- En un video, con el objeto en forma de cometa no encubierto, la onda claramente interactúa con el objeto, creando ondas circulares que se expanden, como cuando se tira una piedra en un estanque.
- En el segundo vídeo, el objeto está rodeado por tres dispositivos de encubrimiento similares a puntos, cada uno de ellos emitiendo ondas que se propagan a corta distancia. Esos puntos y sus emisiones se asemejan a erizos de mar púrpura. Cuando las ondan pasan por los dispositivos de encubrimiento, las ondas emitidas por los dispositivos interfieren con las ondas que pasan. Como resultado, las olas que pasan no golpean el objeto que se oculta y no hay ondas de rebote.
Milton dice que los dispositivos de encubrimiento causan una “interferencia destructiva”, como la que ocurre cuando se arrojan dos piedras en un estanque. En los lugares donde las crestas de las olas se encuentran, las ondas se suman y las crestas son más altas. Donde se encuentran los valles, los surcos son más profundos. Pero donce las crestas se unen a los valles, el agua continúa igual porque se anulan mutuamente.
El principio, aplicado a las ondas sonoras, es “el tipo de dispositivos de cancelación de ruidos como los auriculares en los aviones cuando se viaja en primera clase”, dice Milton.
Protección ante ondas sísmicas destructivas y tsunamis
“Hemos demostrado matemáticamente que este método funciona cuando la longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas es importante en comparación con los objetos que se ocultan, lo que significa que se pueden encubrir objetos muy pequeños”, dice Milton. “También se pueden encubrir objetos de mayor tamaño”.
Dado que la luz visible tiene longitudes de onda pequeñas, sólo se podrían hacerse invisibles objetos microscópicos con el nuevo método.
“El dispositivo de encubrimiento tendría que generan campos con longitudes de onda muy pequeñas”, dice Milton. “Es muy difícil construir antenas del tamaño de las ondas de luz. Nosotros estamos tan lejos de encubrir objetos de tamaño real a la luz visible que no parece creíble”.
Pero imagine usted ondas como las olas del agua, y visualice entonces dispositivos de encubrimiento rompeolas que generen ondas que crean una zona tranquila para proteger las plataformas petrolíferas o estructuras específicas costeras contra los tsunamis. O imagine dispositivos de encubrimiento alrededor de los edificios para generar vibraciones que neutralicen las ondas sísmicas.
“Nuestro método puede tener aplicación sobre las ondas de agua, sonido y microondas [radar]“, incluyendo la protección de submarinos y aviones del sonar y radar, respectivamente, y la protección de estructuras de las ondas sísmicas durante los terremotos y las ondas del agua durante los tsunamis, dice Milton. Todas esas ondas tienen longitudes de onda mucho mayores que las de la luz visible, de modo que las posibles aplicaciones deberían ser más fáciles de desarrollar.
“Sería maravilloso si se pudiera ocultar los edificios de los terremotos”, dice Milton. “Está es en el límite de lo que es posible”.
La principal desventaja del nuevo método es que parece que se debe saber todo de antemano acerca de la onda que está por llegar”, incluyendo cuándo se inicia el pulso, y las frecuencias y amplitudes de las ondas del pulso, dice Milton. Podría requerir la colocación de numerosos sensores para detectar las ondas sísmicas o tsunamis.
“Aunque es probable que la ocultación de la luz sea imposible, es un tema fascinante, y hay hermosas matemáticas detrás de eso”, dice Milton. “Esto se ha disparado. Así que, aun cuando no va a dar lugar a un manto “Harry Potter”, tendrá ramificaciones en otras direcciones”, no sólo en la protección de objetos ante las ondas de varios tipos, sino “para la construcción de nuevos tipos de antenas, siendo capaz de ver las cosas a escala molecular. Es una especie de renacimiento en la ciencia clásica, con nuevas ideas surgiendo todo el tiempo. ”
Se puede ver un video que muestra un objeto no encubierto y uno encubierto cuando pasa una onda en http://vimeo.com/6092319 por separado o vídeos de http://vimeo.com/5406253 (sin encubrimiento) y http:// vimeo.com/5406236 (con el encubrimiento).
Fuente: Eurekalert. Aportado por Eduardo J. Carletti
Más información:
La nave Stardust capturó las muestras del cometa Wild 2 en 2004 y regresó a la Tierra en 2006. “La glicina es un aminoácido utilizado por los organismos vivos para producir proteínas, y esta es la primera vez que se ha encontrado un aminoácido en un cometa”, dijo la Dra. Jamie Elsila del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. “Nuestro descubrimiento respalda la teoría de que algunos de los ingredientes de la vida se formaron en el espacio y fueron traídos a la Tierra hace mucho tiempo por los impactos de meteoritos y cometas”.
Anteriormente, análisis preliminares en los laboratorios Goddard detectaron glicina en el papel de aluminio que forrada las rejillas redes de recolección, así como en una muestra del aerogel. Sin embargo, como la glicina está en la vida terrestre, en un primer momento el equipo no pudo descartar una contaminación por fuentes de la Tierra. “Era posible que la glicina que encontramos proveniese de la manipulación o de la fabricación de la propia nave espacial Stardust. Hemos pasado dos años de pruebas y hemos desarrollado nuestro equipo para que sea exacto y lo suficientemente sensible como para analizar esas muestras increíblemente pequeñas”, dijo Elsila. La nueva investigación utiliza un análisis isotópico de la lámina para descartar esa posibilidad.
Con la primera de ellas todavía en ciernes, Variety ha anunciado que Sony Pictures ha contratado a 
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