Sugieren que se pueden usar metamateriales como modelos en Cosmología.
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Hay resultados que en sí no son muy importantes, pero que son interesantes en la medida en que relacionan áreas de conocimiento que parece que no tienen nada que ver entre sí. El estudio que vamos a ver es uno de estos casos.
Los metamateriales son unas construcciones curiosas. Pueden dar lugar a mantos de invisibilidad que, gracias a su índice de refracción negativo, hagan que la luz rodee a un objeto sin iluminarlo, y por tanto impidan delatar su presencia. Hasta hace poco eran poco más o menos que construcciones teóricas, pero desde hace un par de años se han hecho avances en el campo, reduciendo la longitud de onda a la que pueden operar. Se basan en el diseño de nanoestructuras pensadas para controlar los campos electromagnéticos a pequeña escala.
Todo esto suena bastante lejano a la capacidad de los campos gravitatorios de distorsionar el espacio-tiempo y hacer que la luz siga caminos curvos, pero al parecer la analogía matemática entre dispositivos ópticos hechos de metamateriales y la Relatividad es más cercana de lo que parece. Hay una idea que sostiene que lo que permite la Relatividad los metamateriales también lo pueden imitar. Esto ha espoleado últimamente bastante interés en el “espacio electromagnético”. Los físicos ya han explorado los agujeros negros y los agujeros de gusano en este curioso “espacio electromagnético”.
Ahora, Igor Smolyaninov, de University of Maryland, dice que la analogía con el espacio-tiempo debe ir más allá. Mantiene que es posible crear metamateriales que sean análogos a diferentes tipos de espacios con los que los cosmólogos tratan de explicar diferentes aspectos del Universo.
En estas teorías, el espacio tiene un diferente número de dimensiones, que terminan casi todas compactificadas en la historia primitiva del Universo, dejando las tres dimensiones del espacio y tiempo conocidas (3+1) visibles a escala normal. Las simetrías de estos espacios dependen de las dimensiones y de la manera en que son compactificadas y éstas determinan las leyes de la Física en esas regiones.
Pues resulta que, según Smolyaninov, es posible crear metamateriales con espacios electromagnéticos en los que algunas dimensiones están compactificadas. Dice que es incluso posible crear sustancias en las que el espacio varía de una región a otra, de tal modo que un espacio con 2 dimensiones compactas y 2 dimensiones ordinarias sea adyacente a uno con sólo dos dimensiones ordinarias y que también lo sea con uno que tenga dos dimensiones ordinarias y una compactificada y así sucesivamente.
Los agujeros de gusano que hacen la transición entre estas regiones serían espacialmente interesantes. Debe ser posible observar el nacimiento de fotones en estas regiones y, en cierto sentido, incluso ver la transición que representaría el nacimiento de un nuevo universo. Según Smolyaninov una topología similar podría haber dado origen a nuestro propio Universo.
Pretende mostrar que estos materiales pueden ser usados para recrear un multiverso en el que diferentes universos tengan diferentes propiedades. De hecho, debe ser posible crear universos en los que haya diferentes leyes de la Física.
Esto abre nuevas posibilidades para dispositivos ópticos. Smolyaninov pone como ejemplo un universo electromagnético en el que los fotones se comportan como si tuvieran masa o no, o que tengan carga dependiendo de la topología del espacio y de las leyes de las Física que da lugar.
Qué clase de dispositivos pueden explotar este comportamiento no está claro todavía. Éste es claramente un campo que por el momento parece estar limitado sólo por la mente del diseñador.
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Fuentes y referencias:
Technology Review
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