Los "agujeros de gusano" podrían hacerse con materiales exóticos

 

Imagina que tratas de ver a través de un agujero, sólo para ver un objeto lejano como si estuviese justo a tu lado. Sin cámaras, sin elaborados periscopios implicados — en lugar de esto observas a través de un “agujero de gusano” electromagnético creado de un material especialmente diseñado.

 

Simulaciones de rayos de luz muestran cómo se vería un tablero de ajedrez infinito a través del hueco de un agujero de gusano. La imagen de la izquierda produce un efecto similar al de una lente de ojo de pez. La imagen de la derecha es para un agujero de gusano más grande, el cual empezaría a añadir más distorsión e imágenes múltiples. (Crédito: Matti Lassas et al.)

 

Una propuesta de tales agujeros de gusano proviene de Yaroslav Kurylev del Colegio Universitario de Londres en el Reino Unido y sus colegas de los Estados Unidos y Finlandia, que llegaron a la idea trabajando sobre la teoría matemática que nos dio la capa de invisibilidad — un dispositivo que se realizó mediante microondas el año pasado.

Mientras que en la capa de invisibilidad los rayos de luz son guiados alrededor de un volumen cilíndrico o esférico como el agua que fluye alrededor de una piedra, un agujero de gusano guiaría la luz alrededor de una forma tubular más elaborada. El dispositivo parecería sólido en la mayoría de longitudes de onda de la luz, pero en las longitudes de onda de invisibilidad desaparecería, y la luz entraría en el tubo por un extremo para emerger en el otro sin ningún túnel visible entre ambos (Phys. Rev. Lett. 99 183901).

Curvando el espacio

En el espacio vacío, que tiene un índice de refracción uniforme, la luz viaja en líneas rectas de acuerdo con coordenadas cartesianas. El truco para curvar la luz alrededor de una capa de invisibilidad o un agujero negro es diseñar un material con un índice de refracción no uniforme que transforme estas coordenadas cartesianas en coordenadas curvas.

Fácilmente, las matemáticas requeridas para producir tales transformadas de coordenadas arbitrarias pueden encontrarse en la geometría apuntalada por la Teoría de la Relatividad General de Einstein, las cuales pueden combinarse con las ecuaciones de Maxwell para describir la propagación de las ondas electromagnéticas.

Kurylev y sus colegas llaman a la transformación para la capa de invisibilidad “explotar un punto” dado que esencialmente es estirar una región infinitesimalmente pequeña en una esfera. Para crear un agujero de gusano, por tanto, todo lo que se necesita en “explotar una curva”. Y, como con la capa de invisibilidad, los investigadores dicen que el dispositivo podría crearse con metamateriales — materiales exóticos fabricados por el hombre con potentes propiedades electromagnéticas — que tienen el perfil de índice de refracción no uniforme necesario.

Planes optimistas

“Lo que proponen es una idea definitivamente muy interesante”, dijo Ulf Leonhardt, uno de los físicos que soñó primero con una capa de invisibilidad, a physicsworld.com. Pero añadió que, dado que sólo se han creado las capas de invisibilidad cilíndricas, el siguiente paso será crear una capa verdaderamente en 3D. “Crear un agujero de gusano es incluso más complicado”, dijo.

Aún así, si su idea fuese realizable, Kurylev y sus colegas tienen una lista de potenciales aplicaciones que incluyen “cables ópticos” para medir campos electromagnéticos sin perturbarlos, o crear una pantalla de video 3D. Colocando un imán cerca de uno de los extremos del agujero de gusano, el campo magnético surgiría aparentemente de alguna parte del otro extremo y se convertiría en un monopolo, aunque Kurylev no sabe para qué podría usarse.

Los investigadores también admiten que, debido a que las propiedades ópticas de los actuales metamateriales cambian tan rápidamente como función de la longitud de onda, un agujero de gusano práctico probablemente sólo trabajaría en un estrecho rango de longitudes de onda. Esto significa que, como en las capas de invisibilidad, un agujero de gusano que trabaje en todo el espectro de la luz visible está fuera de las capacidades. “Ya hay unos primeros resultados sobre invisibilidad a escala óptica”, dijo Kurylev. “Dado que los resultados para el agujero de gusano son paralelos a los obtenidos para la capa podemos, en principio, transferirlos a los agujeros”

Fuente: Ciencia Kanija