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La invisibilidad, en la frontera de la óptica, la geometría y la relatividad

El profesor Ulf Leonhardt explora la curvatura del espacio/tiempo para avanzar en técnicas de materiales y fotónica


El profesor Ulf Leonhardt, de la Universidad de Saint Andrews (Escocia), está investigando a nivel teórico en la utilización de conceptos de geometría y relatividad en áreas como los materiales y la fotónica. En último termino, el objetivo es conseguir la invisibilidad. Para ello, Leonhardt explora por ejemplo la curvatura del espacio/tiempo.





A la izquierda, sección transversal de un cilindro conductor de electricidad afectado por ondas electromagnéticas. A la derecha se 'oculta' el cilindro mediante óptica transformativa, de modo que es invisible a efectos del campo electromagnético. Imagen: Physicsch. Fuente: Wikipedia.
A la izquierda, sección transversal de un cilindro conductor de electricidad afectado por ondas electromagnéticas. A la derecha se 'oculta' el cilindro mediante óptica transformativa, de modo que es invisible a efectos del campo electromagnético. Imagen: Physicsch. Fuente: Wikipedia.
La idea de invisibilidad suena a ciencia ficción. Pero ¿podrían nuevas investigaciones convertir la ficción en ciencia? Las ideas en las que se sustenta la ciencia de la invisibilidad parecen surgir de un reino fantástico fuera del alcance del laboratorio. No obstante, las herramientas que se utilizan para estudiarlas no son complicadas en sí mismas.

El trabajo en óptica transformativa del profesor Ulf Leonhardt, de la Universidad de Saint Andrews (Escocia), estudia la posibilidad de hacer realidad la invisibilidad sacando partido a la ciencia óptica más avanzada, y también tiene implicaciones profundas para la teoría de la relatividad.

La ambición que mueve el proyecto, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), es establecer la relación entre conceptos teóricos abstractos extraídos de la geometría y la relatividad y sus implicaciones prácticas en campos que van desde los materiales a la fotónica. Leonhardt presenta hoy esta investigación al público en el evento TEDx Brussels (los TEDx son eventos de conferencias TED independientes, aunque siguen principios parecidos).

La investigación se sitúa en la encrucijada entre geometría y óptica: En explorar, por ejemplo, la curvatura del espacio/tiempo. Este tipo de física de gran impacto puede parecer ajena a la vida diaria, pero la misma óptica rige la óptica de las lentes de aumento y el desplazamiento de los objetos en agua.

La mejor forma de asimilar este proceso es pensar en los peces de un acuario. Los peces se ven en lugares distintos de donde realmente se encuentran porque el agua distorsiona las imágenes. Por consiguiente, nuestra percepción del espacio se ve alterada por el agua, puesto que nuestra percepción depende de la forma en que la luz percibe el espacio alterado.

El equipo de investigación, informa Cordis, trabaja en poner a prueba esta distinción llevándola al extremo, con el fin de averiguar hasta dónde se puede llegar y si es posible desarrollar ideas nuevas e interesantes.

Los fundamentos

Los misterios de la óptica han cautivado el interés de los científicos durante más de mil años. Han inspirado la investigación de lo que las nuevas tecnologías pueden enseñarnos sobre la intersección entre la física y la óptica.

Más allá de esta exploración teórica, el profesor Leonhardt trabaja en definir las posibles aplicaciones prácticas: por ejemplo, en la nitidez y la resolución de las técnicas de captación de imágenes y las implicaciones para la física cuántica. Las fuerzas que actúan en un vacío cuántico son especialmente interesantes para este proyecto.

Aunque estos conceptos parecen abstractos, Leonhardt explica que el vacío es algo que experimentamos en nuestra vida diaria: "Estas fuerzas son las que hacen que el tiquet de aparcamiento se pegue al parabrisas. Ambas superficies son neutras eléctricamente y, sin embargo, se atraen mutuamente. Las fuerzas son especialmente importantes para los dispositivos micromecánicos porque pueden hacer que las piezas de la maquinaria encallen. Esperamos que nuestro trabajo contribuya a desarrollar dispositivos sin fricción"

"El vacío cuántico", continúa, "también determina el comportamiento de las partículas en el horizonte de eventos, solo a escala cosmológica. Esta investigación podría arrojar luz sobre los misterios de la energía oscura, la fuerza de repulsión que energiza el Universo, pero sobre la cual sabemos muy poco".



El atractivo de la óptica

La investigación actual del profesor Leonhardt empezó hace quince años, cuando impartía un curso sobre relatividad general. Había un gran desconocimiento sobre sus pormenores, y esto le impulsó a pensar sobre cómo comunicarlo con claridad y a examinar las relaciones entre lo que enseñaba y su propia formación en el campo de la óptica.

Este proyecto debería ampliar nuestros conocimientos del mundo tanto a escala pequeña como a escala cosmológica. El profesor Leonhardt pone de relieve que, gracias al compromiso del CEI de financiar la investigación en las fronteras del conocimiento, "es posible indagar en ideas que pueden parecer extravagantes. Porque, si son ciertas, deben tomarse en serio, por raras que puedan parecer. Lo importante es lo que nos enseñan".

Más allá del laboratorio

La investigación del profesor Leonhardt es muy imaginativa, pero las herramientas en sí no son especialmente técnicas. Cree que ahí radica su atractivo para elpúblico del TEDx. Argumenta que el público puede quedar "fascinado por la investigación en las fronteras del conocimiento sin siquiera etiquetarla como tal. Después se les puede explicar que la investigación requiere tiempo. No siempre hay que pensar en términos de aplicaciones, aunque, por supuesto, pueden y suelen surgir en el transcurso de la investigación. Si no apoyamos la investigación en las fronteras del conocimiento, simplemente nos limitaremos a refinar las tecnologías existentes. Incluso podríamos quedarnos sin ideas".

Refiriéndose al evento TEDx, el profesor Leonhardt afirma que estos eventos de divulgación son vitales porque la ciencia "recibe financiación pública y, por consiguiente, el público debe saber a qué se dedica el dinero; que no se derrocha y que genera ideas y aplicaciones interesantes".

La financiación del CEI se centra en el investigador individual, un énfasis que, según el profesor Leonhardt, es idóneo para generar ideas. La flexibilidad promueve el tipo de ciencia en la que, por definición, todavía no se conocen las respuestas. Por otra parte, inspirado por la relación entre la literatura imaginativa, la ciencia y la música, compara la ciencia en la que él trabaja con una orquesta "en la que tanto el director como los distintos músicos son necesarios para completar la obra".


Lunes, 1 de Diciembre 2014
Cordis/T21
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