Por: Dr. Vicente Aboites / Investigador del Centro de Investigaciones en Óptica /aboites@cio.mx“>aboites@cio.mx
La física no es sino la ciencia de la fantasía
Novalis
En el Departamento de Fotónica del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) haciendo uso de metamateriales se logró construir una capa de invisibilidad que opera en el rango de las microondas. Desde 1967 el científico ruso Víctor Veselago propuso la idea de que podrían existir materiales con índices de refracción negativos. En su tiempo esto fue considerado como una locura o, en el mejor de los casos, una interesante pero inútil curiosidad. Recientemente el Instituto de Tecnología de Karlsruhe en Alemania acaba de reportar invisibilidad en el espectro electromagnético visible a una longitud de onda de hasta 500 nanómetros utilizando un metamaterial de 100 nanómetros de espesor construido con oro. Por su parte el metamaterial construido en el CIO opera a longitudes de onda considerablemente mayores, de 2.85 cm (en el rango de las micro-ondas) y la estructura del metamaterial de cobre construida es macroscópica, del orden de varios centímetros.
Las Figuras 1 y 2 siguientes muestran dos conceptos para la construcción de mantos invisibles.
La Figura 1 describe el paso de ondas electromagnéticas alrededor de una zona de invisibilidad. De este modo cualquier objeto colocado dentro de dicha zona no será visible para un observador. El lado izquierdo de la figura muestra la trayectoria de los rayos de luz en ausencia de capa de invisibilidad, como podemos ver allí no ocurre nada sorprendente pues los rayos que pasan por una zona simplemente atraviesan sin ninguna perturbación. Sin embargo el lado derecho de la Figura 1 muestra la operación del sistema de invisibilidad, allí tenemos una zona circular central dentro de la cual podemos colocar cualquier objeto deseado. En este caso los rayos incidentes de un lado de la figura “rodean” la zona de invisibilidad y salen como si nada les hubiera pasado. Es decir que para un observador cualquiera sería imposible distinguir si él está en presencia de una zona libre de obstáculos, como muestra la Figura 1 izquierda, o si se encuentra en el caso mostrado en la Figura 1 derecha. Para el observador sería imposible detectar la diferencia.
FIGURA 1. El metamaterial mostrado guía los rayos de luz alrededor del círculo central. Por tanto cualquier objeto colocado dentro de ese círculo central no será observado y aparecerá como invisible. El lado izquierdo muestra la trayectoria de los rayos de luz en ausencia de capa de invisibilidad.
Por otra parte, la Figura 2 describe el sistema construido en el CIO. En este caso las ondas electromagnéticas no pasan “alrededor del objeto” sino que son desviadas en dirección perpendicular a este. Una interesante aplicación de este caso sería por ejemplo un barco en el mar cuya superficie este recubierta de este metamaterial, dicho barco sería “invisible” para un radar debido a que las ondas incidentes en lugar de ser reflejadas serán desviadas en dirección perpendicular evitando que el barco sea detectado.
FIGURA 2. El metamaterial mostrado guía los rayos de luz en dirección perpendicular al objeto. Por tanto al no haber luz reflejada el objeto no será observado y aparecerá como invisible. El lado izquierdo muestra la trayectoria de los rayos de luz en ausencia de capa de invisibilidad.
El desarrollo de metamateriales está permitiendo construir dispositivos que hace unos cuantos años parecían inimaginables y más cercanos a la ciencia ficción que a la realidad. Todos hemos escuchado historias que involucran la invisibilidad, “varitas mágicas” que hacen invisible lo que tocan o “capas mágicas” que hacen invisible lo que cubren. En este último caso una persona cubierta por esa capa será invisible. Una reciente producción cinematográfica nos muestra el auto invisible del Agente 007, un bellísimo y elegante Aston Martin que además de ser la máxima expresión de la elegancia británica esta dotado de los más sofisticados sistemas de defensa incluida, como podemos imaginar, de la invisibilidad. Por otra parte los amantes de las novelas y películas de Harry Potter también conocen la capa invisible de Harry gracias a la cual logra escapar de las más peligrosas y fascinantes aventuras.
Como hemos visto, todo lo anterior ya no es solo ficción. Utilizando metamateriales es posible construir verdaderas capas de invisibilidad.
NOTA: La información de este artículo esta tomada del trabajo: E. Septien, V. Aboites, (2012), V. 58 P 1-5, Rev. Mex. Fis., “Manto de invisibilidad en microondas”
AUTOR: Dr. Vicente Aboites, Investigador, Centro de Investigaciones en Óptica
Acerca del Autor
Vicente Aboites se graduó como físico en la UAM en México y como filósofo en el Birkbeck College de la Universidad de Londres, G.B. Realizó investigación doctoral en el Laboratorio Rutherford en Oxfordshire, presentando su tesis en la Universidad de Essex en Inglaterra. Realizó estudios de especialidad y un post-doctorado en las Universidades de París y Berlín respectivamente. Fue Fellow Marie Curie del Imperial College de Londres. En 1986 fundó el Laboratorio de Láseres de Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) en donde es Profesor e Investigador Titular. Ha publicado quince libros y más de cien artículos internacionales con estricto refereo además de cientos de artículos periodísticos. Es miembro de Institute of Physics del Reino Unido, de la Sociedad Británica para la Filosofía de la Ciencia, del Sistema Nacional de Investigadores, de la Sociedad Internacional de Filosofía y de la Academia Mexicana de Ciencias.
