Lorenzo Sanchis es Técnico Superior en la Unidad de Materiales y Dispositivos Optoelectrónicos (UMDO) del Instituto de Ciencia de Materiales de la Universitat de Valencia. Ha coordinado la investigación que ha desarrollado el primer manto de invisibilidad acústica en cuerpos tridimensionales, concretamente una esfera. Es decir, lo que se consigue es que los objetos sean impermeables a las ondas sonoras, de modo que estas sean desviadas a su alrededor. El experimento se ha llevado a cabo conjuntamente por científicos de la propia Universitat de Valencia (diseño teórico de la capa de invisibilidad) y la Universidad Politécnica de Valencia (comprobación experimental). En una línea similar, Sanchis también participó en el desarrollo de una lente acústica capaz de concentrar el sonido en un punto concreto, herramienta que, una vez perfeccionada, podría tener aplicaciones interesantes para combatir la contaminación acústica. Cercano y algo tímido, este físico no puede ocultar su nerviosismo: «Es la primera vez que me hacen una entrevista», confiesa.
Según publicáis en vuestro artículo1, ya se habían hecho previamente experimentos orientados a conseguir el camuflaje acústico de cuerpos. ¿Qué novedad aporta vuestra investigación? Es la primera vez que se ha demostrado experimentalmente a nivel mundial en un cuerpo tridimensional, una esfera. Pero somos responsables también de una publicación anterior a esta donde explicamos cómo logramos camuflar un objeto bidimensional.
¿Cuál fue el punto de partida que os llevó a querer mejorar el sistema? Hay que tener en cuenta que vivimos en un mundo tridimensional. Si queríamos lograr aplicaciones prácticas a partir de el hallazgo anterior, tenía que ser efectivo en 3D. El origen de la investigación se encuentra en un estudio que relizamos sobre lentes acústicas, que desvían la trayectoria del sonido a voluntad. Igual que cuando ponemos una lupa al sol conseguimos un punto brillante, con esta lente podemos lograr que las ondas sonoras se concentren en un punto en concreto, como un material absorbente, y de esa manera eliminarlo.
¿De qué se compone y cómo funciona el mecanismo de invisibilidad? Para ser precisos, habría que matizar: en lugar de «invisibilidad», que es un término que tomamos prestado de lo que entendemos por percepción luminosa, sería más apropiado hablar de «indetectabilidad». Las ondas sonoras rebotan en los cuerpos, y lo que nosotros hemos conseguido es anular ese fenómeno, de manera que el sonido pasa a través del objeto como si no estuviera. Por eso decimos que es indetectable acústicamente. El cuerpo en el que se basa la experimentación es una esfera rodeada por 60 anillos de plástico, y lo que se ha hecho en la Universitat de Valencia es calcular qué radio debían tener para que funcionara y su posición respecto a la esfera. Para conseguirlo hemos utilizado un programa informático propio de optimización basado en algoritmos genéticos. A diferencia de otros grupos de investigación donde se ha intentado sin éxito basandose en los materiales utilizados (metamateriales), nosotros nos hemos basado en la estructura y hemos usado un material convencional como es el plástico.
¿Qué es un algoritmo genético? Se basan en las leyes de evolución de las especies que formuló Darwin: sólo sobreviven los individuos más aptos, quienes son capaces de transmitir su herencia genética a las futuras generaciones. En ese sentido, nuestro programa va evolucionando hasta que encuentra un «individuo» que hace lo que nosotros queremos que haga: no dispersar las ondas sonoras.
¿Cuánto pueden durar los cálculos para conseguir ese efecto? Hemos necesitado un «súper ordenador» que trabaja en paralelo, lo que significa que hemos usado hasta 48 microprocesadores trabajando a la vez. Hace falta mucha potencia de cálculo para encontrar un individuo «apto» entre tantas generaciones. Aún así, han sido necesarios cinco días de cálculo intensivo para obtener el manto de invisibilidad de la esfera elegida.
Esto hace veinte años hubiera sido impensable… Claro. Es como si coges 48 ordenadores y los pones a trabajar al unísono durante cinco días enteros.
«No veo viable rodear un submarino de anillos, dejaría de ser aerodinámico»
¿Con qué tipología y tamaño de objeto funciona el manto de invisibilidad hasta la fecha? La esfera con la que hemos trabajado mide cuatro centímetros de radio, pero en realidad el tamaño del cuerpo no es lo importante. La capa de invisibilidad puede ser más grande o más pequeña, pero lo que cuenta es su estructura y para ello hay que tener en cuenta la longitud de onda o frecuencia sonora que se quiera trabajar. Elegimos la esfera porque es el objeto tridimensional más simple que hay. En el futuro busacaremos el éxito en otros cuerpos más complejos.
¿Una de las posibles aplicaciones del manto de invisibilidad podría estar orientada a combatir la contaminación acústica del ambiente? Por supuesto. De hecho, es en la línea que se han orientado las investigaciones en la Universitat de Valencia. No obstante, las aplicaciones de la invisibilidad propiamente dicha no están todavía muy claras, por eso nos centramos en el concepto de lente acústica, que tiene más tirón a corto plazo. Nuestro planteamiento es desviar los rayos sonoros para concentrarlos en puntos concretos y destruirlos, es decir, transformarlos en calor que ya no molesta. Sería una forma de «absorber» la contaminación.
¿Sería útil en aeropuertos? El problema que tiene la contaminación acústica es que las ondas se expanden muy fácilmente, por lo que hay que buscar zonas concretas donde sea útil esta herramienta. Además, el oído humano percibe distintas frecuencias al mismo tiempo. En un aeropuerto el sonido está muy poco localizado, y no puedes llenar de lentes acústicas todos los rincones. Quizá en el futuro se pueda pensar una estructura práctica para conseguirlo, pero de momento estamos centrados en experimentar con puntos determinados, como por ejemplo sistemas de extracción de aire acondicionado.
Pero entonces, ¿cuál es el potencial futuro que podría esperarse de un hallazgo como la capa de invisibilidad? Nosotros hemos lanzado la idea y la dejamos ahí, ahora esperamos que otro grupo pueda desarrollarla y aplicarla en casos prácticos concretos. Lo que hacemos aquí es ciencia básica: creamos una idea que después es desarrollada por ingenieros y otros especialistas. También hay que tener en cuenta que para eso hace falta inversión. El inconveniente que se nos presenta ahora mismo es que los dispositivos que hemos diseñado son efectivos en una frecuencia sonora determinada. En la contaminación acústica conviven muchas frecuencias, por eso en un futuro intentaremos desarrollar mecanismos más útiles que alcancen más intervalos de frecuencias. Esto puede conseguirse con estructuras más complejas, pero evientemente le restaría pragmatismo.
¿Podría aplicarse en submarinos y buques de guerra, de modo que sean indetectables por un sónar? En este sentido hay una falsa creencia divulgada por los periodistas. Un submarino tiene que ser aerodinámico antes que invisible. Por ahora es imposible juntar ambos conceptos en su estructura. Imagínate, un submarino rodeado de anillos… No lo veo viable. En un futuro no te digo que no, pero ahora preferimos centrarnos en aplicaciones más útiles e inmediatas. Por ejemplo, una idea que se me ocurre es diseñar material quirúrgico invisible para ecografías que no entorpeciera la visión de los órganos que queremos operar.
La investigación está financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad. No obstante, el año pasado el Gobierno de Mariano Rajoy decretó una reducción de 600 millones de euros en el presupuesto destinado a la ciencia. ¿Qué opinión tiene usted de eso? ¿Los recortes están afectando a la investigación en física? Sin ir más lejos yo mismo estoy en paro, porque cuando terminó mi contrato con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) no pude renovarlo debido a que no salieron más. Pero yo no puedo dejar de investigar porque la ciencia evoluciona muy rápido y hay que estar al día. Además como soy teórico, puedo trabajar desde casa, por lo que realmente no importa mucho el lugar. No obstante, lo grave aquí es que el Estado me ha financiado una investigación durante diez años aproximadamente, y cuando obtengo un resultado que puede tener aplicabilidad y generar riqueza a nivel nacional, se corta la inversión. Lo que pasa en España es de ser corto de miras.
¿Se ha planteado seguir desarrollando su actividad científica en el extranjero? Claro, yo tengo que comer. Pero es una lástima que sean otros los que se aprovechen de los avances que se han conseguido con la inversión del Estado: se ha gastado dinero en mi formación científica y en los años de investigación que me han subvencionado.
1.Sanchis, L. et al., 2013. «Three-Dimensional Axisymetric Cloac Based on the Cancellation of Acoustic Scattering from a Sphere». Physical Review Letters, 110(12): 124301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.124301 (Volver al texto)
© Laura Garsando
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