Dispositivos de invisibilidad

La invisibilidad ha sido siempre uno de los temas más llamativos de la ciencia ficción, desde el libro El hombre invisible de H.G. Wells, publicado en 1897 hasta Harry Potter pasando por El señor de los anillos y las naves Klingon del universo Star Trek. (Ayer mismo un dispositivo de camuflaje óptico fue protagonista en la serie Marvel's Agents of Shield 2x02). La invisibilidad es un concepto que viene de lejos, desde el principio mismo de las creencias sobrenaturales (dioses, espíritus, fantasmas...).

La mayoría de los materiales sólidos son opacos porque los rayos de luz no pueden atravesar la densa matriz de átomos que actúa como un muro de ladrillo. Por otro lado, muchos líquidos y gases son transparentes porque la luz pasa con facilidad entre los espacios entre sus átomos, un espacio mayor que la longitud de onda de la luz (visible, en este caso). Por supuesto, encontramos excepciones como por ejemplo el de un cristal. En los cristales los átomos están dispuestos en una estructura muy ordenada, con un espaciado regular entre ellos. Así, un haz luminoso puede seguir muchas trayectorias a través de una red cristalina. De ese modo, aunque el cristal está tan fuertemente empaquetado como cualquier sólido, la luz puede atravesarlo sin ningún problema. Bajo ciertas condiciones, un objeto sólido puede hacerse transparente si los átomos se disponen al azar. Esto puede hacerse calentando ciertos materiales a alta temperatura y enfriándolos rápidamente. El vidrio, por ejemplo, es un sólido con muchas propiedades de un líquido debido a la disposición aleatoria de sus átomos.

Representación gráfica de las diferencias estructurales entre un cristal (a) y un vidrio (b).

Representación gráfica de las diferencias estructurales entre un cristal (a) y un vidrio (b).

Teniendo en cuenta por lo tanto, que la transparencia de un objeto es una propiedad que surge a nivel atómico es de lógica pensar que conseguir convertir un objeto en invisible por métodos ordinarios está próximo a lo imposible.

Metamateriales

Los metamateriales son sustancias que tienen propiedades ópticas que no podemos encontrar en la naturaleza. Para crear un metamaterial es necesario insertar en una sustancia implantes diminutos que obligan a la luz a curvarse de formas anormales. La primera vez que se utilizaron metamateriales para producir un objeto invisible fue en la Universidad de Duke, donde consiguieron hacer un objeto invisible para la radiación de microondas mediante la inserción de diminutos circuitos eléctricos dispuestos en planos concéntricos en un bandas de cobre.

La base de los metamateriales es la manipulación del índice de refracción. El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al pasar de un medio transparente a otro. Este cambio de velocidad es el que produce la curvatura de la luz (por ejemplo, el índice de refracción en el vacío es 1.0, 1.0003 para el aire, 1.5 para el vidrio y 2.4 para el diamante).

Ya que el el índice de refracción es la propiedad física que rige la curvatura de la luz queda claro que es este parámetro el que tenemos que controlar para crear objetos transparentes. Concretamente tendríamos que crear un índice de refracción negativo, algo que se creía imposible hasta hace unos años cuando científicos consiguieron crear materiales con estas propiedades en el laboratorio.

El problema radica en que la luz visible tiene una longitud de onda mucho menor que las microondas (3 centímetros frente a 500-800 nanómetros). Para que las inserciones de objetos en los materiales tengan estas propiedades que buscamos los objetos tienen que ser menores que la longitud de onda (unos 50 nm para la luz visible) lo que hace la tecnología actual un impedimento para lograrlo. Actualmente los componentes más pequeños que se pueden crear tienen el asombroso tamaño de sólo 53 nm (53 millonésimas de un metro o 150 átomos de longitud). Estos componentes son los transistores electrónicos que dan lugar a la fabricación de microchips.

Por tanto, la clave para la invisibilidad parece residir en la nanotecnología, un área de la física muy de moda en los últimos años. A continuación os dejo un vídeo del gran divulgador Michio Kaku que ha hablado largo y tendido de todo lo que os estoy contando aquí. En el vídeo podéis ver el objetivo final que deben alcanzar estos metamateriales para conseguir un dispositivo de invisibilidad para una persona.

Otras formas de invisibilidad

Otra manera para producir invisibilidad sería tener información de los objetos que se encuentran detrás de la persona y entonces proyectar esta información sobre la ropa que lleve la persona (o quizás producir esta imagen sobre una ropa cubierta de píxeles). Sobre la proyección en la ropa ya vimos hace 5 años en el siguiente vídeo.

Este tipo de "invisibilidad" es muy rudimentaria pero considero que el concepto tiene un potencial enorme. Por otra parte, en el vídeo también utilizan este tipo de proyecciones y su utilidad en el mundo de la realidad aumentada.

Imposibilidad de clase I

Las Imposibilidades de clase I está definida por Kaku como "tecnologías que son imposibles hoy, pero que no violan las leyes conocidas de la física." Por lo tanto, ya sea mediante metamateriales, mediante proyecciones sofisticadas o mediante el uso de la cuarta dimensión (como en el libro de H. G. Wells) los expertos esperan que en las próximas décadas o al menos en este mismo siglo la invisibilidad pueda llegar a convertirse en un fenómeno común.

Artículos relacionados