24/May/08

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Un equipo español sienta las bases de un sistema para la invisibilidad acústica

El sonido y la luz son ondas. Y los cuerpos sólidos interrumpen o distorsionan su paso. Pero ese efecto puede evitarse, y eso es lo que han conseguido José Sánchez-Dehesa y su equipo de investigadores en lo que parece un avance clave hacia la indetectabilidad acústica (lo que se ha dado en llamar invisibilidad acústica).

Sánchez-Dehesa empezó buscando algo mucho menos fabuloso: la forma de atenuar el ruido de las carreteras. De aquella época, mediados de los años noventa, data, sin embargo, uno de los ejes fundamentales de sus últimos descubrimientos, la utilización de estructuras de cilindros como método de ocultar espacios al sonido.

De forma simplificada, lo que acaban de publicar los científicos del Grupo de Fenómenos Ondulatorios de la Universidad Politécnica de Valencia es que si un área se cerca con un conglomerado de cilindros adecuadamente diseñados, el sonido no chocará con ella (lo que produciría ecos a un lado del objeto, y zonas de sombra acústica en el lado opuesto), sino que lo rodeará y seguirá su camino exactamente en la misma dirección que tenía antes de alcanzarlo.

Los resultados de la investigación, que corre en paralelo a las que realizan otros grupos en el Imperial College de Londres y en la Duke University (EE UU), generaron rápidamente un debate sobre sus posibles aplicaciones, algunas bastante lógicas, otras no sugeridas por los científicos. Se apuntó hacia la tecnología militar (la aparición de una nueva familia de submarinos indetectables para un sonar), el guiado de ondas sonoras (que simplificaría, por ejemplo, la práctica de las ecografías, eliminando el engorroso gel), e incluso el descanso perfecto: se acabó lo de soportar el volumen del televisor del vecino o el jaleo en el bar de debajo de casa.

Pero incluso si fuera viable técnica y económicamente, advierten los investigadores, aplicar el sistema a las viviendas generaría otra clase de problemas: el sonido no podría entrar, pero también le costaría salir, lo que provocaría reverberaciones interiores (ecos) difíciles de tolerar sin inversiones adicionales en materiales que absorbieran el sonido.

Sentado en su despacho, junto a dos hileras de cilindros que a simple vista no tienen nada de especial, Sánchez-Dehesa, acompañado por Daniel Torrent, cuya tesis doctoral se centra en esta línea de investigación, pone las expectativas en su lugar: "Todo esto es hasta ahora esencialmente un resultado matemático, una propuesta teórica que todavía tenemos que hacer realidad".

Las bases teóricas de la ocultación acústica están directamente relacionadas con el manto de invisibilidad demostrado experimentalmente por investigadores estadounidenses y británicos, que fue elegido por la revista Science como uno de los 10 mejores trabajos científicos de 2006, y que funcionaba sólo para microondas, no frente a la luz visible. "Poco después de conocerse, y debido a las correspondencias que hay entre óptica y acústica, puesto que las ecuaciones que verifican las ondas respectivas no son tan diferentes, ya se propuso trasladarlo al campo del sonido", señala Sánchez-Dehesa. De esa conexión nació la expresión "invisibilidad acústica", que el científico español prefiere llamar "indetectabilidad acústica".

Tampoco el sistema de ocultación del sonido serviría para cualquier tipo de onda. Teóricamente, el manto funcionará cuando la longitud de onda sonora sea mayor que la distancia que hay entre los cilindros. En este caso, la red de cilindros formará un sistema uniforme con un comportamiento inusual del sonido, que viajaría en su interior con una velocidad dependiente de su dirección, una cualidad física conocida como anisotropía.

Sánchez-Dehesa, Torrent y Francisco Cervera descubrieron (y lo publicaron en las revistas Physical Review Letters, Physical Review y New Journal of Physics) que para crear el sistema no hacía falta colocar un gran número de cilindros. Llegaron más tarde a la conclusión de que aunque los materiales necesarios para fabricar el manto debían ser especiales, sus rasgos eran menos excepcionales de lo que habían previsto, y podían ser obtenidos mediante combinaciones apropiadas de cilindros elásticos.

Y, finalmente, que la capa de indetectabilidad podría ser tan pequeña, en teoría, como se quiera.

Si el desarrollo tecnológico permite microestructurar un material de un milímetro, señalan, la coraza podrá ser de un milímetro. "Lo cual abre la puerta a que el manto acabe siendo de verdad un manto", afirma, medio en serio medio en broma, Sánchez-Dehesa. El sistema de cilindros ha sido diseñado para funcionar en dos dimensiones. Pero la solución teórica para las tres dimensiones, que tiene una mayor complejidad matemática, ya ha sido diseñada: "Consistiría en poner esferas".

El equipo del catedrático de Ingeniería Electrónica ha solicitado fondos para intentar llevar a la práctica su teoría. Los investigadores creen que con los medios necesarios podrían conseguir los primeros resultados en un año. Alcanzar uno ideal costará más. Pero eso, afirman, tampoco se ha conseguido con la invisibilidad óptica, lo que no le ha quitado trascendencia.

Fuente: El País. Aportado por Eduardo J. Carletti