22/Oct/07

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Una fórmula matemática indica cómo se crearían agujeros de gusano electromagnéticos

Construidos de metamateriales, sus posibles aplicaciones rozan la ciencia ficción

Científicos norteamericanos han ideado una fórmula matemática que permite, en teoría, construir con metamateriales un túnel electromagnético invisible que, al igual que el "agujero de gusano" descrito por la física, es capaz de anular el espacio entre dos puntos. La fórmula matemática se basa en una anterior concebida para posibilitar la invisibilidad de las radiaciones de microondas, pero esta nueva versión valdría para todas las frecuencias de ondas electromagnéticas, según sus creadores. Aunque todavía no existen los metamateriales necesarios para fabricar este túnel electromagnético, en caso de que finalmente pudiera desarrollarse sus aplicaciones rozarían la ciencia ficción.

Un equipo de matemáticos norteamericanos afirma en un artículo publicado este mes en la revista Physical Review Letters, que una tecnología creada anteriormente, y que se usó para realizar una capa que vuelve invisible lo que rodea, podría ser aplicada también para generar un tipo de túnel invisible que permitiera a los objetos desaparecer al entrar en él, y reaparecer al otro lado.

El professor Allan Greenleaf, de la Universidad de Rochester y co-autor de este estudio, declaró en un comunicado de dicha universidad que si se diseñara un material que se ajustase a las especificaciones matemáticas por ellos definidas, el túnel permitiría que los objetos viajasen de un lado al otro del espacio sin recorrer distancia alguna.

Este túnel electromagnético, explican sus autores, actúa como el agujero de gusano descrito por la física respecto a las ecuaciones de Maxwell, ya que efectivamente modifica la topología del espacio frente a la propagación de las ondas EM, que son las que perturban el campo electromagnético.

La tecnología actual permite crear objetos invisibles sólo a las radiaciones de microondas, pero la teoría matemática desarrollada por estos científicos serviría para que el efecto del agujero de gusano funcionara para todas las frecuencias de ondas electromagnéticas.

Diversas aplicaciones podrían derivarse de este invento, por ejemplo, en cirugía endoscópica (con ayuda de un endoscopio o instrumento en forma de tubo, que contiene una luz y una óptica), en la que la cirugía está guiada por imágenes de resonancia magnética (MRI) y cuyo problema radica en que los intensos campos magnéticos generados por el escáner MRI afectan a las herramientas empleadas en dicha cirugía, que a su vez pueden distorsionar las imágenes.

Con materiales compuestos

Sin embargo, según Greenleaf, si esas mismas herramientas pasaran a través de este túnel electromagnético, quedarían ocultas a los campos, permitiendo que se vieran solamente sus extremos.

Para idear la futura tecnología del agujero de gusano, Greenleaf y sus colaboradores utilizaron matemáticas teóricas con las que diseñaron un dispositivo para guiar las ondas electromagnéticas de forma aprovechable.

El diseño sirvió asimismo para idear las capas de unos materiales compuestos denominados metamateriales, que obtienen propiedades únicas a partir de su estructura y no de su composición, y que serían la base del túnel invisible. Es el orden de los constituyentes de estos metamateriales lo que permite que tengan propiedades físicas distintas a las de dichos constituyentes, y también a las de los materiales formados de manera natural.

Los metamateriales pueden refractar la luz en sus proximidades, ocultando así lo que rodean que, al reflejar luz, se vuelve invisible. En artículos aparecidos un tiempo atrás se explicaba cómo ingenieros estadounidenses habían diseñado un prototipo con forma de cono lleno de minúsculas agujas que permitían a la luz pasar a través de ellas.

Matemáticas más complejas

En 2006, el físico David R. Smith, junto con otros científicos, diseñaron un dispositivo de invisibilidad que permitía que las microondas pasaran alrededor de él, es decir, que se ha conseguido hacer invisibles objetos aunque sólo a la radiación de microondas.

Greenleaf y sus colegas han empleado una geometría aún más elaborada para especificar con exactitud qué propiedades se necesitan para que un agujero de gusano formado por un metamaterial pueda crear el efecto de invisibilidad del túnel, pero para cualquier longitud de onda. Asimismo, han calculado que efectos ópticos adicionales se darían si el interior del túnel fuera recubierto con una variedad de metamateriales hipotética.

En el caso de que dicho agujero de gusano operase con objetos de nuestra vida cotidiana, es decir, franjas visibles del espectro electromagnético, si el observador mirase desde uno de los extremos, vería una versión distorsionada de lo que está en el otro extremo. Por otro lado, dependiendo de la longitud del túnel, y de la manera en la que la luz rebota dentro del mismo, el espectador podría ver, bien una realidad distorsionada, o simplemente un indescifrable remolino de luces y formas.

Este agujero de gusano electromagnético tendría así aplicaciones que suenan a ciencia ficción. Por ejemplo, si los metamateriales empleados en el tubo pudieran desviar todas las longitudes de onda de la luz visible, podrían utilizarse para fabricar dispositivos de televisión en tres dimensiones.

Sin embargo, concede Greenleaf, estas matemáticas aún está lejos de concretarse. Incluso teniendo el corpus teórico necesario, aún queda por aplicarlo en un prototipo que funcione realmente.

Fuente: Tendencias 21. Aportado por Eduardo J. Carletti