Texto escrito por Víctor Buendía Ruiz-Azuaga
Aparece en películas de ciencia – ficción, cómics y dibujos animados; todo el mundo ha querido hacerse invisible alguna vez. Y actualmente hay una buena cantidad de científicos trabajando en conseguir hacernos invisibles.
Se han conseguido algunos resultados; limitados, pero esperanzadores. El objetivo de la investigación es claro: crear un sistema capaz de ocultar un objeto grande de la luz visible, mires por donde lo mires. Esto no es nada fácil: se han conseguido ocultar objetos del tamaño de milímetros, y en el ámbito de las microondas, o bien alguna longitud de onda (un “color”) de la luz visible. Pero, ¿qué clase de magia negra consigue ocultarnos?
Trucos de andar por casa para hacerse invisible
Aunque yo los llame trucos de andar por casa pueden ser bastante complejos. La denominación se debe a que aunque consiguen el objetivo, se basan básicamente en desviar los rayos de forma que no los veas, y esto solo sirve si miras desde algunos sitios. Casi recuerdan más bien al concepto que tenemos de ilusión óptica que al de invisibilidad en sí.
El profesor John Howell en un especialista en crear esta clase de artilugios. Aquí tenéis un vídeo suyo donde muestra, con sus hijos, cómo hacerse invisible:
https://www.youtube.com/watch?v=oJb9RnAVDuE
Si tú también quieres, esto funciona de forma realmente sencilla. Sólo tienes que comprar 4 espejos de cuerpo completo y colocarlos con el ángulo adecuado. Los rayos se reflejan en los espejos a la idea y a la vuelta, mostrando siempre el fondo, pero no lo que queda entre los espejos. Asi, parece que no hay nada allí.
Hay un buen montón de dispositivos que funcionan de forma parecida: sistemas de lentes con punto ciego, cristales que desvían la luz de forma que no veas lo que queda dentro, y un largo etcétera. Sin embargo, todos adolecen del mismo problema, como tú mismo habrás notado al ver el vídeo de los espejos: esto solo funciona si miras de frente. En el momento que te muevas, se acabó la ilusión. Y además no parece muy portable. De momento no tienen pinta de ser unos firmes candidatos a convertirse en una buena capa de invisibilidad.
Índices de refracción
El truco para conseguir invisibilidad real, desde todos los ángulos, está en el índice de refracción del medio. Cuando la luz pasa de un medio a otro (por ejemplo, del aire al vidrio) cambia su velocidad. El índice de refracción nos dice cómo cambia esta velocidad, respecto a la que tiene en el vacío. Si es, por ejemplo, 1.5, eso quiere decir que la luz va 1.5 veces más lenta que la velocidad de la luz en el vacío. El índice del agua, por ejemplo, es 1.33, y el del aire prácticamente 1.
Bien, la gracia es que al cambiar de medio, un rayo de luz no solo cambia su velocidad, sino que además se desvía, lo que se conoce como refracción. Esto es lo que da lugar a situaciones como ésta, que muy probablemente habéis visto alguna vez:
El lápiz no está roto sino que lo que ocurre es lo siguiente: la luz llega al lápiz, y este la refleja. Pero al salir del agua, cambia la velocidad de la luz, y esta se desvía, de modo que el lápiz parece estar en otra posición distinta.
Si el agua, el vidrio y el aire tuvieran el mismo índice de refracción, veríamos el lápiz tal y como está, sin moverse. Pero cada uno tiene un índice distinto y eso produce su desviación.
Segundo método de invisibilidad: jugar con el índice de refracción. Si metemos una canica de vidrio en un vaso de agua, aún la vemos, aunque no refleje mucha luz. Aunque sea transparente, se puede ver porque el vidrio y el agua tienen diferente índice de refracción, y la luz al salir o entrar de la canica cambia su dirección, haciendo detectables para nosotros los bordes. Pero si la bola tuviera un índice de refracción muy parecido al del agua, la luz la atravesaría como si nada, y entonces no tendríamos forma de verla. Si consigues bolas de hidrogel, de esas que se usan para los jarrones o las plantas, prueba a meterlas en el agua… y verás cómo desaparecen.
Sin embargo, nosotros como personas no podemos cambiar nuestro índice de refracción para parecernos al del aire, así que nuevamente el método no es demasiado útil para nosotros. Eso nos lleva al método tres.
Metamateriales
Los metamateriales son el método más sofisticado para conseguir la invisibilidad. Son materiales creados artificialmente, con una estructura complicada y capaces de conseguir comportamientos que no aparecen de forma natural, por ejemplo, un material índice de refracción negativo. Hay de muchos tipos y características.
La idea de invisibilidad usando materiales es sencilla: se trata de desviar la luz, que rodee al objeto y continúe como si no hubiera objeto allí, mostrando lo que hay detrás, exactamente igual que cuando el agua que baja de un río rodea una piedra. Esto es posible hacerlo gracias al control de la trayectoria de la luz que se tiene con estos metamateriales. Ahora bien, no olvidemos nuestro objetivo: ocultar objetos grandes para la luz visible con cualquier ángulo de visión. Esto no es sencillo. Los primeros estudios con metamateriales fueron en el rango de las microondas, luego en el infrarrojo y comienza a poder trabajarse en el espectro visible. El problema es que sólo funciona para un longitud de onda de la luz, es decir, igual el metamaterial solo te hace invisible al verde pistacho. Y a ningún otro tipo de verde. Por si eso fuera poco, de momento solo se pueden hacer invisibles objetos pequeñítos, de milímetros… poco útil para hacernos invisibles. Sin embargo, la parte buena es que la investigación avanza y tal vez dentro de algún tiempo consigan buenos resultados con los metamateriales.
Y luego, por fin, la pregunta; ¿y para qué quiero yo diseñar un dispositivo de invisibilidad en la vida real? Pues los primeros interesados son los militares. Con un metamaterial adecuado, puedo hacer invisibles aviones, barcos o tanques a los radares o los satélites. La forma perfecta de mover la artillería pesada sin levantar sospechas.
La mejor parte de la invisibilidad, sin embargo, es su aplicación no se da solo en la luz. Por ejemplo, también existen metamateriales acústicos. Estos han tenido mejor resultado y pueden ocultar objetos de las ondas acústicas para ultrasonidos. Básicamente, funcionan para ocultar objetos debajo del agua. Se pueden ocultar así submarinos de los radares, por ejemplo. Otra aplicación de los metamateriales acústicos es el aislamiento acústico. Por supuesto, la complejidad de estos materiales no los hacen viables para recubrir una casa de metamateriales, pero sí son útiles para experimentos acústicos de precisión.
Además, se está investigando también esta misma idea de invisibilidad para cosas como el calor. Hacer un objeto invisible a el calor es la mejor forma de hacer un aislante térmico perfecto, ideal para cualquier sitio en el que mantener la temperatura muy fría sea importante.
Resumiendo: de momento no vamos a tener capa de invisibilidad. Hay muchas formas de hacer invisibles objetos grandes, con espejos, lentes, con objetos que tienen igual índice de refracción, pero ninguno de ellos es útil para crear una capa de invisibilidad. Sin embargo, los metamateriales ofrecen una oportunidad, siempre y cuando se consigan salvar los problemas que tienen actualmente.
