El ultrasonido en un líquido es como agitar rápidamente una botella de refresco: al agitarla, aparecen burbujas. Solo que en ciencia esto se llama cavitación, y las burbujas no simplemente flotan, sino que nacen, crecen y estallan con una fuerza enorme.
En el superordenador Fugaku de Japón se simuló un océano entero de cien mil millones de átomos: es como si cada gota de agua en un pequeño estanque fuera un átomo individual. Sobre este “océano” se dirigió ultrasonido y se observó qué ocurre cerca de la fuente de sonido. Antes, estas simulaciones se hacían como máximo con cientos de millones de átomos; eso bastaba para ver una sola burbuja, pero no una multitud completa.
Resultó que las burbujas se agrupan en grandes cúmulos cerca del emisor de sonido, como la espuma junto al grifo del agua. Estos cúmulos periódicamente se descomponen en grupos pequeños y luego vuelven a fusionarse. Y todo este ciclo se repite al ritmo de las oscilaciones de la fuente de sonido.
Además, los científicos notaron que las oscilaciones de las burbujas son más lentas que el propio sonido; esto se llama subarmónicos. Este comportamiento se había visto antes en experimentos, pero no se podía explicar a nivel molecular. Ahora se ha aclarado que está relacionado con cómo las burbujas se agrupan y se descomponen.
Es interesante que las propias burbujas apenas interfieren con el paso del sonido a través del líquido. Es decir, la cavitación cerca de la fuente no afecta mucho a la acústica en general. Esto es importante para la práctica: por ejemplo, en la limpieza ultrasónica o en dispositivos médicos donde se usan burbujas para romper cálculos renales o administrar medicamentos.
Cien mil millones de átomos son como cien mil millones de pequeñas esferas que se mueven según las leyes de la física. Y ahora podemos ver cómo de estas esferas nace la espuma que limpia, cura y destruye.
Las burbujas de cavitación, al colapsar, pueden calentarse hasta varios miles de grados: como la superficie del Sol, pero por un instante diminuto.
En la novela “Solaris” de Stanisław Lem, el océano, una sustancia pensante, se comporta de manera impredecible: más o menos como los miles de millones de átomos en la simulación que de repente comienzan a agruparse en burbujas.