Se descubre un fallo grave en las alfombras de invisibilidad

Desplazamiento lateralLas capas de invisibilidad tienen un fallo que hace que los objetos que ocultan sean detectables.

En el juego de camuflaje del gato y el ratón, el extraordinario desarrollo de las capas de invisibilidad ha dado seguramente la ventaja al ratón en los últimos años. No sólo los teóricos han desarrollado drásticamente las ideas tras estos dispositivos, sino que otros han construido y probado las propias capas. El mundo del camuflaje nunca volverá a ser el mismo.

Hoy, el gato contraataca revelando cómo detectar la presencia de una capa de invisibilidad y descubrir el objeto que oculta.

Las capas de invisibilidad ocultan objetos dirigiendo la luz de su alrededor de forma que los objetos no pueden ser vistos por el observador. El truco está en fabricar un material que dirija la luz de esta forma.

Esto resulta ser extremadamente complejo, en parte debido a que las propiedades ópticas de estos materiales tienen que cambiar de un punto a otro de una forma que logre esta redirección, una propiedad conocida como anisotropía óptica. Debido a esto, las primeras capas de invisibilidad tuvieron que construirse a mano e incluso entonces sólo lograron ocultar un objeto plano en dos dimensiones a una única longitud de onda para luz de microondas. Nadie pudo imaginar cómo esta aproximación podría hacerse funcionar a una escala mucho menor requerida para la luz visible, ni para un rango de frecuencias.

Entonces, hace un par de años, John Pendry, físico teórico del Imperial College de Londres que ha sido la fuerza intelectual en este campo, apareció con una nueva aproximación: la alfombra de ocultación.

La idea era que una capa de material dieléctrico sobre una superficie podría curvar la luz de una forma que hiciera parecer que la luz se estaba reflejando en la superficie original. En otras palabras, esta capa extra sería invisible, por lo que cualquier cosa que contuviese dentro, también lo sería.

Esta técnica funciona para la luz visible en un amplio rango de frecuencias. Es más, dice Pendry, los materiales que podrían hacer esto podrían ser completamente uniformes – isotrópicos en lugar de anisotrópicos – y serían mucho más fáciles de fabricar.

Con esta idea, el sueño de las capas de invisibilidad óptica llegaron a nuestro alcance y en este blog, seguimos la evolución de la idea desde la teoría a los dispositivos prácticos en apenas unos meses.

Desde entonces, Baile Zhang y sus colegas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, han estado ocupados buscando el punto débil de esta idea, y ahora creen que lo han encontrado. Hoy, señalan que las alfombras de ocultación tienen un fallo que hace que los objetos de su interior sean detectables.

El problema, dicen, es que las capas isotrópicas no funcionan perfectamente. Aquí está el porqué. La luz puede imaginarse como una serie de frentes de onda cada uno con una cierta cantidad de energía. Comúnmente, la dirección de la propagación de la energía está en ángulo recto con respecto a esos frentes de onda.

No obstante, esta relación perpendicular se distorsiona cuando las ondas de luz son dirigidas. Esto es lo que hace un material anisotrópico. Pero un material isotrópico no puede hacer esto – la energía siempre se propaga en ángulos rectos a los frentes de onda. Esta limitación indica que los materiales isotrópicos no pueden ocultar los objetos de la forma que sugiere Pendry.

Zhang y compañía pasan a demostrar su afirmación rastreando un rayo que pasa a través del tipo de alfombra de ocultación isotrópica que sugiere Pendry. Lo que han descubierto conmocionará a los ocultadores de todo el mundo.

De acuerdo con Zhang y sus colegas, las alfombras de ocultación no esconden los objetos, simplemente los desplazan a un lado una cantidad que un poco mayor que su altura. Crucialmente, el efecto depende del ángulo en el que estás mirando. Por lo que cuando se iluminan en un ángulo de 45 grados, un objeto de 0,2 unidades de alto aparece desplazado lateralmente 0,15 unidades.

Si Zhang y compañía están en lo cierto, este podría ser un golpe sustancial para la alfombra de ocultación isotrópica. Significa que el efecto de ocultación de la alfombra tiene un ángulo de visión limitado.

Observado directamente desde arriba el objeto puede quedar perfectamente oculto, no necesitas una alfombra de ocultación para eso, simplemente un camuflaje convencional. La cuestión es cómo de lejos de la perpendicular puedes moverte antes de que desaparezca tu ocultación óptica isotrópica.

Por lo que en la guerra de la invisibilidad, esta batalla es para el gato. Por supuesto, los ratones volverán con una nueva y mejorada alfombra de ocultación que solvente este problema. Una forma obvia es hacer que la alfombra sea anisotrópica, en otras palabras, que varíe su estructura de forma que dirija la luz adecuadamente alrededor del objeto.

Segundos fuera, segundo asalto.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1004.2551: Lateral Shift Makes Ground-Plane Cloak Detectable

Fecha Original: 19 de abril de 2010
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Comment (1)

  1. kike

    Si los fallos encontrados consisten básicamente en los relieves que se pueden observar cuando se modifica el ángulo de visión, no creo que sea muy difícil su perfeccionamiento.

    De todas formas, si los inventores quieren ayuda, que vean las películas de “Depredator”, aunque posiblemente ya les haya servido de inspiración a más de uno.

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