El primer agujero negro creado en la Tierra
Un “agujero negro” electromagnético que absorbe la luz del entorno ha sido recreado por primera vez.
El dispositivo funciona en frecuencias de microondas, pero pronto podría ampliarse para llegar a atrapar la luz visible, dando lugar a una forma totalmente nueva de captación de energía solar con el fin de generar electricidad.
A principios de este año un diseño teórico sobe como un agujero negro atrapa la luz fue propuesto en un artículo publicado por Evgenii Narimanov y Alexander Kildishev, de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana. Su idea era imitar las propiedades cosmológicas de un agujero negro, cuya intensa gravedad hace que el espacio – tiempo circundante se curve, generando una sustancia o radiación cercana que sigue la dirección del espacio-tiempo curvado hacia el interior en forma de espiral.
Narimanov y Kildishev dedujeron que era posible construir un dispositivo que hiciera que la luz se curvara hacia el centro y el interior de una manera similar. De esta forma calcularon que esto podría hacerse mediante una estructura cilíndrica que consistiría en un núcleo central rodeado por una carcasa de anillos concéntricos.
No hay escape
La clave para hacer que la luz se curvase hacia interior consiste en crear permitividad en la carcasa – lo que afecta al componente eléctrico de una onda electromagnética – que aumente suavemente desde el exterior hacia la superficie interna. Esto es análogo a la curvatura del espacio-tiempo cerca de un agujero negro. En el punto donde la carcasa se encuentra con el núcleo, la permitividad del anillo debe coincidir con la del nucleo, por lo que la luz es absorbida y no reflejada.
Ahora Tie Jun Cui y Qiang Cheng de la Universidad del Sudeste en Nanjing, China, se han llevado la teoría de Narimanov y Kildishev a la práctica, construyendo un “agujero negro” para las frecuencias de microondas. Está compuesto de 60 tiras anulares compuestos por el conocido “meta-material”, utilizado anteriormente para crear capas de invisibilidad.
Cada franja tiene la forma de una placa de circuitos grabada con estructuras complejas, cuyas características cambian progresivamente desde una tira hasta la siguiente, de modo que la permitividad varía suavemente. Las 40 bandas exteriores componen la carcasa y el interior de 20 bandas conforman el núcleo absorbente.
“Cuando la onda electromagnética incidente llega al dispositivo, la onda es atrapada y guiada en la región de la carcasa hacia el centro del agujero negro, para pasar a ser absorbida por el núcleo”, dijo Cui. “La onda no saldrá del agujero negro”. En su dispositivo, el núcleo convierte la luz absorbida en calor.
Un trabajo rápido
Narimanov está impresionado por la implementeación que Cui y Cheng han realizado de su diseño. “Me sorprende que lo hayan hecho tan rápidamente”, afirma.
Fabricar un dispositivo que capte longitudes de onda ópticas de la misma manera no será fácil, como la luz visible, que tiene una longitud de onda de órdenes de magnitud más pequeños que la radiación de microondas. Esto requerirá que las estructuras grabadas sean correspondientemente menores.
Cui confía en que puede hacerlo. “Espero que nuestra demostración del agujero negro óptico esté disponible a finales de 2009″, comenta.
Este dispositivo podría utilizarse para captar energía solar en lugares donde la luz es demasiado difusa para que los espejos la concentren en una célula solar. Un agujero negro óptico debería absorver todo y dirigirlo a una célula solar de estubiera en el centro. “Si funciona, ya no se necesitarán de esos enormes espejos parabólicos para captar la luz”, dice Narimanov.
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Referencias:
- Applied Physics Letters (vol 95, p041106)
- “An electromagnetic black hole made of metamaterials” by Tie Jun Cui and Qiang Cheng’s (preprint archive)
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Comentarios
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Interesante…es impresionante ver como a través del experimento de Narimanov y Kildishev o del acelerador de partículas (entre otros) los físicos se esfuerzan por recrear los fenómenos que tienen lugar en el cosmos, y que hasta ahora solo han sido capaces de conseguirlo las estrellas, bien en su nacimiento, crecimiento (procesos de fusión nuclear) o muerte (agujero negro), sin duda fascinante…estoy convencidad de que lo alcanzaremos algún dia, solo espero que sea en un futuro más bien cercano ¡para poder verlo!.
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