Ser invisibles se hace juego de… científicos

Abracadabra… ¡desaparézcase! Y aunque hay magos de todas las clases y científicos jugando a la magia o, mejor, haciendo magia, todo es cuestión de física pura y no tan elemental.

Se han inventado, la mayoría en teoría, mantos para hacer invisibles los objetos: utilizan metamateriales, que tienen propiedades especiales, y dependen de su polarización (la orientación). Además: funcionan en ciertas longitudes de las ondas de luz.

Hoy hay un anuncio. “Ver las cosas desaparecer es una experiencia sorprendente”, expresa Joachim Fischer, del Karlsruhe Institute of Technology en Alemania. Pero los mantos de invisibilidad no los crea con el fin de desaparecer los objetos, sino ver y aprender de las grandes capacidades que facilitan las nuevas teorías ópticas y los métodos de construcción a escalas de nanotecnología.

La llamada óptica de transformación muestra cómo manipular la luz de formas que se creían imposibles.

Fischer presentará la semana entrante la primera demostración de su manto tridimensional de invisibilidad que funciona con la luz visible –luz roja en longitud de onda de 700 nm independiente de la polarización.

Mantos previos requieren longitudes de onda más largas, como microondas o infrarrojo o necesitan una polarización específica.

El científico hizo su manto –de menos de la mitad del ancho de un cabello humano- dirigiendo un láser de escritura (como litografía)en un material de polímero para crear una estructura intrincada que semeja una pila de madera. La precisa variación del grosor de los ‘palos’ permite al manto doblar la luz de nuevas maneras.

El primer manto de invisibilidad se produjo en octubre de 2006, dirigiendo microondas de una frecuencia particular alrededor de un cilindro de cobre de una manera que las hacía emerger casi como si no hubiera nada allí.

Se pueden escuchar los sonidos de la luz

Parece una película de ciencia ficción, tal vez una de esas baraturas que acogen todas las salas de cine. Pero no. ¿Le gustaría escuchar el sonido de la luz?

El caso es que científicos de la Universidad de Utah emplearon luz infrarroja invisible para hacer que células del corazón en ratas se contrajeran y las células del oído de ciertos peces sapo enviaran señales al cerebro.

El descubrimiento podría, algún día, mejorar los implantes cocleares para los sordos y derivar en dispositivos que restauren la visión, mantener el equilibrio y tratar desórdenes del movimiento como el Parkinson.

“Le hablaremos al cerebro con pulsos ópticos de infrarrojo en vez de pulsos eléctricos” que ahora se usan en los implantes cocleares para mejorar algo el oído de personas con limitaciones de escucha, dijo Richard Rabbitt, profesor de Bioingeniería y autor senior de los estudios célula-corazón y oído interior-células publicados en el Journal of Physiology.

Los estudios también crean la posibilidad de desarrollar marcapasos cardiacos que usen señales ópticas en vez de señales eléctricas para estimular las células del corazón, aunque este no sería el mercado directo del nuevo logro dado que como están funcionan bien.

La importancia científica de los estudios es el descubrimiento de que las señales ópticas –cortos pulsos de una luz láser infrarroja de longitud de onda invisible transmitida por una fibra óptica delgada- pueden activar las células del corazón y las células del oído relacionadas con la escucha y el equilibrio.

El estudio con las células del corazón mostró que un pulso infrarrojo de 1/5.000 de un segundo hizo que la mitocondria absorbiera iones de calcio de la célula, liberándolos luego en ella, un ciclo que hace que la célula se contraiga.

En el estudio del oído, se demostró una amplia posibilidad. Los implantes cocleares convierten el sonido en señales eléctricas, que son transmitidas a 8 electrodos en la cóclea, una parte del oído interior donde las vibraciones de los sonidos son convertidas en señales nerviosas al cerebro. Ocho electrodos pueden entregar solo ocho frecuencias del sonido, dijo Rabbitt.

“Un adulto sano puede oír más de 3.000 frecuencias distintas. Con una estimulación óptica, existe la posibilidad de escuchar cientos o miles de frecuencias en vez de ocho. Quizás un día un implante coclear óptico permitirá a los sordos escuchar música”.

Este desarrollo, según el científico, podría tomar unos 10 años.

Vuelven invisibles objetos sumergidos

Qué cosas se ven… o no se ven. Lo que ha sido el sueño de muchos hombres desde muy atrás en la historia, cada día está más cercano: la invisibilidad.

A la serie de nuevos materiales que han sido diseñados en diferentes laboratorios, los que doblan la luz de modo que no incida sobre ellos, haciéndolos invisibles al ojo humano de una u otra manera, se suma otro que hace invisibles los objetos bajo el mar. Ah, sí: para las ondas del sonar, de modo que, diríase, un submarino podría navegar sin ser detectado por instrumento alguno sobre la superficie.

En octubre de 2006 se anunció la producción de un manto de invisibilidad basado en metamateriales, que hacía que las microondas de una determinada frecuencia viajaran alrededor de un cilindro de cobre, de modo que parecía que no existiese nada.

En abril 30 de 2009, otros investigadores presentaron un manto que hacía objetos invisibles en la longitud de onda cercana al infrarrojo.

Hoy, encabezados por el profesor Nicholas Fang, científicos presentaron una tecnología que hace invisibles los objetos submarinos al sonar y otras ondas de ultrasonido.

“No estamos hablando de ciencia ficción. Estamos hablando de controlar las ondas de sonido doblándolas y torciéndolas en un espacio diseñado”, dijo Fang. “No se trata de uno de os trucos que hace Harry Potter”, agregó.

Los materiales que pueden envolver el sonido alrededor de un objeto en vez de reflejarlo o absorberlo han sido posibles, en teoría, por unos años, la realización del concepto ha sido un reto. En un artículo aceptado para publicación en el journal Physical Review Letters, el grupo de Fang describe cómo funciona su prototipo, capaz de ocultar un objeto de una amplia gama de ondas del sonido.

El manto está hecho con metamateriales, una clase de materiales artificiales cuyas propiedades han sido aumentadas como resultado de una cuidadosa ingeniería de su estructura. El grupo diseñó un manto cilíndrico de dos dimensiones hecho de 16 anillos concéntricos de circuitos acústicos estructurados para guiar las ondas del sonido. Cada anillo tiene un índice diferente de refracción, lo que hace que las ondas varían en velocidad de los anillos exteriores a los interiores.

“Lo que usted ve básicamente es una red de cavidades que están conectadas por canales. El sonido se propagará dentro de ellos, y las cavidades están diseñadas para reducir las ondas. A medida que viajen hacia adentro de los anillos, las ondas ganan más y más velocidad”.

Como la aceleración requiere energía, las ondas de sonido se propagan alrededor de los anillos exteriores, guiadas por los canales en los circuitos, que doblan las ondas para envolverlas alrededor de las capaz externas del manto.

El concepto fue probado con un cilindro que sumergieron en un tanque y luego con una variedad de objetos de diferentes formas y densidades.

El dispositivo ofrece invisibilidad para las ondas de ultrasonido de 40 a 80 KHz, aunque con modificación podría, en teoría, cubrir decenas de megahertz.

La idea ahora es estudiar las posibles aplicaciones militares y en la salud.

En la imagen, el dispositivo o manto de la invisibilidad submarina.

Pillan estrella comelona

Lo que no es permitido en Tierra, en el espacio infinito puede ser común.
Joel Kastner, profesor del Rochester Institute of Technology, encontró evidencias de que una estrella variable en la constelación Piscis, BP Piscis, no es la joven que aparente y todos creían, sino una vieja gigante roja de mil millones de años de edad que se ha comido una estrella en la vecindad. O un planeta.
En otras palabras: pilló esa estrella que se acaba de comer una compañera, con lo que se posibilita la formación de planetas de segunda generación. Aparece en verdad rodeada por un disco de polvo sin especificar. Ilsutración cortesía CXC-M. Weiss.
Para deducir la edad y descartar que se trate de una alocada joven, se basó, junto a Ben Zuckerman, en tres pequeños detalles:
Está sola y la mayoría de estrellas jóvenes no nacen solas. No tiene litio, que sí poseen las estrellas jóvenes. Y la emisión de rayos X sugiere que rota muy rápido, lo cual es, en términos estelares, señal de senectud.
La estrella estás ingresando en la fase de gigante roja, la última de su existencia antes de morir. Para Joel, la captaron justo tras haberse engullido la compañera: el material de esta cayó hacia BP y parte fue expulsado en potentes chorros.
Para corroborar la hipótesis, se estudiará en infrarrojo el polvo alrededor para ver si está dando lugar a la formación de algún planeta.

Abracadabra: ¡desaparécete!

n paso más hacia la invisibilidad. Lo que era exclusivo de series como Viaje a las Estrellas, El señor de los anillos y Harry Potter, dejará de serlo, quizás dentro de no mucho tiempo.
Varios pasos se han dado en ese sentido. Elena Semouchkina, profesora de la Universidad Tecnológica de Michigan, acaba de dar otro.
Encontró cómo utilizar resonancia magnética para capturar rayos de luz visible y enrutarlos alrededor de objetos, que se ese modo se vuelven invisibles al ser humano.
No se trata de tomarse una pastillita y listo, pero las aplicaciones se vienen a la mente de prisa.
En la publicación Applied Physics Letters reportó, con Douglas Werner y George Semochkin, presentaron el avance: el desarrollo de un manto no metálico que usa resonadores de vidrio idénticos hechos de un tipo de material dieléctrico (que no conduce la electricidad) . En simulaciones de computador, el manto hace que objetos golpeados por ondas de infrarrojo -de una millonésima de largo- desaparezcan de la vista.
Ensayos exitosos de otros científicos han empleado anillos de metal y alambres, pero es la primera vez, dijo, que se logra desaparecer objetos con vidrio.
En la foto, la profesora muestra los resonadores de cerámica que le permiten desaparecer objetos en las frecuencias de microondas, trabajo en el cual está inmersa ahora.

De salas-cuna y agujeros negros

Astronomía. Como el Año Internacional de la Astronomía apenas comienza, continuaremos periódicamente incluyendo material de esta apasionante ciencia, con los últimos hallazgos, novedades y un poco de vocablos para quienes no son expertos en estos asuntos.
Con el uso del Gran Telescopio y su ojo para mirar el infrarrojo cercano (la longitud de onda de luz cerca del infrarrojo) se acaba de reportar que en la galaxia NGC 253 se encuentra un agujero negro muy parecido al que reside en el centro de la nuestra, la Vía Láctea, a 27.000 años luz de donde estamos.
En esa estructura se encontraron 37 salas-cuna, por llamarlas de algún modo, lugares repletos de polvo y gas en donde nacen estrellas por montones.
En la foto se aprecia una activa región de esa galaxia, foto cedida por la ESO, organización europea que maneja ese y otros telescopios en Los andes chilenos.
Agujero negro: objeto denso y muy compacto cuya fuerza gravitacional es tan fuerte que a cierta distancia nada puede escapar de él, ni siquiera la luz. Se cree que surgen tras el colapso de estrellas supermasivas al final de su evolución. Se cree que en el centro de las galaxias existen agujeros muy masivos. No todos residen en ese lugar, sino que otros entre 5 y 500 veces la masa del Sol se forman en distintos puntos en donde mueren estrellas gigantes.

La estrella borratarjetas

Dibujo de un magnetar, cortesía ESO-L. Cascada

Qué objeto tan extraño. Astrónomos encontraron el objeto más bizarro en el espacio. Miren: emitió 40 flashes luminosos y desapareció. Para algunos, podría ser un eslabón perdido en la familia de las estrellas de neutrones. Se trataría de un cuerpo con un poderosísimo campo magnético que muestra a veces una breve actividad.
Primero emitió un pulso en rayos gamma. Luego tuvo un periodo de actividad durante el cual se observaron 40 destellos y 11 días después una emisión cercana al infrarrojo. Toda una combinación.
Parece que se trata de un magnetar, situado en nuestra Vía Láctea, a unos 15.000 años luz hacia la constelación Vulpecula, el zorro.
Los magnetars son estrellas de neutrones con un campo magnético ultra fuerte: un trillón de veces más fuerte que el de la Tierra.
Imagínense: si estuviera a 200.000 kilómetros de la Tierra, más o menos la mitad de la distancia a la que está la Luna, borraría la información en todas las tarjetas débito y crédito de los terrícolas, puso como ejemplo el astrónomo Antonio de Ugarte Postigo, coautor del trabajo.
Hasta hoy apenas se conoce una docena de magnetars.

La solución estaba a la mano

Las cosas sencillas: con unos lentes solares en infrarrojo, por primera vez los astrónomos pudieron eliminar el polvo que rodea los agujeros negros masivos en y verlos en toda su inmensidad.
Los agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias han sido objeto de ávidos estudios astronómicos, pero no se habían podido apreciar bien hasta ahora.
En la foto de M. Kishimoto se aprecia uno de los quasares observados. Un quasar es una poderosa fuente de energía que brota del centro de galaxias elípticas masivas y su poder es suministrado por un agujero negro en el núcleo galáctico.

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