Capa de invisibilidad sónica

Un equipo de investigadores ha mostrado un dispositivo que hace los objetos invisibles a las ondas de sonido. Esto significa que pronto ser podrían fabricar submarinos indetectables por sonar.

Los metamateriales son materiales artificiales cuya estructura les da unas propiedades electromagnéticas fuera de lo común, la mas conocida es un índice de refracción negativo, lo que permitiría utilizarlos para crear “capas de invisibilidad”, una capas capaces de hacer que la luz rodee al objeto, volviéndolo invisible.

Cuando las ondas (líneas negras) entran en el metamaterial (anillo azul) desvían su trayectoria rodeando la zona central (el disco rojo)

Como vemos en el dibujo superior, el metamaterial hace que las ondas “den un rodeo”, con lo que en ningún momento entran en contacto con el objeto central, el disco rojo, de manera que este resulta invisible.

Nicholas Fang, de la Universidad de Illinois, se dio cuenta de que, al ser el sonido también una onda, todo lo que hemos dicho antes debería poder hacerse también con el sonido.

Así, Fang ha construido un anillo formado por 15 cilindros concéntricos con un diámetro de 13,5 milímetros en su parte mas interna y 54,1 milímetros en su parte mas externa. Cada cilindro contiene un conjunto de cavidades y canales que actúan como capacitadores e inductores sónicos, de la misma forma como se hace en los metamateriales electromagnéticos, lo que le da las propiedades necesarias para la invisibilidad.

Capa de invisibilidad sónica creada por Nicholas Fang

Para probar su dispositivo, Fang colocó un objeto en el centro y después disparó ondas de sonido, que eran captadas por un micrófono situado detrás del anillo. Fang pudo comprobar que el objeto era invisible para las frecuencias de sonido entre los 52 y los 64000 herzios.

Los mas llamativo de este experimento es la amplitud de banda del dispositivo. Los metamateriales electromagnéticos solo trabajan de forma óptima con unos rangos muy pequeños de frecuencias, esto se debe a las restricciones en las variabilidad de la velocidad de luz al ser refractada, restricciones que el sonido no tiene.

Los investigadores están entusiasmados con este experimento, porque demuestra que es posible construir metamateriales sónicos de una forma muy simple y barata.

El único problema de este dispositivo es que trabaja con una onda sonora de dos dimensiones, aunque esto no preocupa a los investigadores, que piensan que la creación de metamateriales sónicos capaces de trabajar en 3 dimensiones, algo imprescindible para utilizar estos materiales en aplicaciones reales, solo precisa de pequeñas modificaciones, los parámetros básicos siguen siendo los mismos en ambos casos.

Pero extender el modelo a las 3 dimensiones solo resolverá una parte del problema, la otra parte es el tamaño de la capa de invisibilidad que es mucho mas grande que el objeto a ocultar. En este experimento se ha utilizado un anillo de 54 milímetros para ocultar un objeto de 13 milímetros, si extrapolamos esta cifra al tamaño de un submarino nos sale una capa de invisibilidad demasiado grande como para resultar práctica. Pero este problema tampoco preocupa a los investigadores, creen que el mayor desafío era la construcción de la propia capa, que reducir su tamaño es solo refinar la técnica.

FUENTE: Physics World.

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