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Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid en colaboración con la Universidad de Zaragoza han estudiado la posibilidad de manipular ondas sonoras y concentrarlas en una única dirección.
Todos hemos experimentado que si lanzamos una piedra a un estanque, ésta genera, en su choque con la superficie del agua, olas circulares que se alejan del lugar del impacto. Esta sencilla descripción explica también la emisión de ondas electromagnéticas por una antena convencional de televisión, o la propagación de ondas sonoras armónicas (notas musicales) generadas por la vibración de un diapasón al golpear una superficie sólida.
La pregunta que Johan Christensen, Antonio Fernández Domínguez y el profesor Francisco José García Vidal, de la Universidad Autónoma de Madrid, en colaboración con Fernando de León Pérez y el profesor Luis Martín Moreno, de la Universidad de Zaragoza, han tratado de responder en un artículo recientemente publicado en la revista Nature Physics es la siguiente: ¿es posible engañar al sonido para que en vez de explorar todo el espacio, viaje concentrado en una única dirección, del mismo modo que hacen las ondas electromagnéticas que forman un haz láser? En su artículo, estos investigadores han demostrado teóricamente que tal manipulación de las ondas sonoras es realmente posible.
Aunque su aspiración era conseguir “empujar” el sonido para hacerle pasar a través de pequeñas ranuras (mucho menores que la longitud de onda) perforadas en una lámina rígida, estos investigadores encontraron que también eran capaces de controlar la propagación de las ondas de sonido a la salida de una ranura. Cuando el sonido emerge de una ranura pequeña, se dispersa en todas direcciones.
Sin embargo, descubrieron que es posible colimar (obtener un haz de rayos paralelos) ondas sonoras si se corruga (dotar de estrías a una superficie lisa) periódicamente la superficie de salida de la lámina alrededor de la ranura. La interacción entre las ondas sonoras y la corrugación de una superficie rígida se produce de un modo similar al que permite a una cantante de ópera romper una copa de cristal con su voz si encuentra la nota musical adecuada. El fenómeno que se esconde detrás de este efecto sorprendente se conoce con el nombre de resonancia, es muy general en física, y está detrás de muchas aplicaciones tecnológicas.
Los autores creen que la posibilidad de colimar y focalizar ondas de sonido en regiones muy pequeñas del espacio puede dar lugar a importantes avances tecnológicos en campos tan relevantes como la metalurgia, donde haces sonoros muy colimados permitirán testar y analizar con gran precisión el estado del material de construcción, o la medicina, donde el diseño de instrumental ultrasónico abrirá nuevos caminos hacia una cirugía aún menos invasiva.
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