onda acústica superficial

En una cesta tejida japonesa, los triángulos y los hexágonos se combinan en un patrón que los físicos llaman red kagome. Este patrón no es solo bonito: los electrones en un material así se comportan de manera poco habitual, porque la red se divide en tres grupos de nodos, tres subredes.

Una tormenta en las capas altas de la atmósfera dura millonésimas de segundo. Un rayo cósmico, un protón o un núcleo de helio, golpea las moléculas del aire y hacia abajo viaja un enjambre de partículas. La mayoría se mantienen juntas, pero a veces una partícula recibe tanta energía que se adelanta.

En el Sol hay regiones tranquilas donde el campo magnético apenas se ve. Pero incluso allí, las ondas sonoras encuentran resquicios para ascender. Estos resquicios son tubos magnéticos que se expanden hacia arriba, como embudos. Dentro de ellos, el sonido viaja con mayor libertad.

Un vórtice magnético se parece a un pequeño remolino en el mar, solo que en lugar de agua gira la magnetización. Estos vórtices podrían convertirse en celdas de memoria en las computadoras del futuro, pero para escribir y leer información hay que poder mover cada vórtice por separado. Hasta ahora se hace de forma burda: se desplaza todo el conjunto de una vez.

En una habitación oscura apenas se oye un susurro. Para distinguir las palabras, hay que acercarse mucho — o colocar muchos micrófonos sensibles.

Dos láminas transparentes con círculos dibujados. Si se superponen exactamente, los círculos coinciden. Pero basta con girar ligeramente una lámina para que aparezca un nuevo patrón: en unos sitios los círculos se agrupan, en otros se separan. Así funciona más o menos el efecto muaré: un dibujo inesperado que surge al girar dos estructuras periódicas.

Un diminuto defecto en el cristal de diamante es como un micrófono sensible que capta los campos magnéticos más sutiles. Así funcionan los sensores basados en centros de nitrógeno-vacante (cuando un átomo de nitrógeno y una vacante vecina forman un sistema cuántico).

La campana no suena por el golpe, sino por el estremecimiento fugaz del espacio. Una onda gravitacional, como una onda en un estanque, atraviesa un imán masivo y este se deforma ligeramente. Esa deformación se puede convertir en una señal eléctrica.

En los primeros instantes después del Big Bang, la transición de fase cósmica dividió el plasma caliente en regiones con diferentes vacíos — los estados de menor energía del campo.

Un rayo de luz bajo el agua se atenúa cientos de veces más rápido que en el aire, como una linterna en una niebla espesa. Esta propiedad la aprovecha el robot cartero: encuentra los sensores esparcidos por el fondo gracias al brillo apenas perceptible de sus bombillas y se acerca hasta casi tocarlos.

En lo profundo de un cristal de diamante, salpicado de centros NV, dormita una sinfonía. Cada defecto es como un diapasón, listo para resonar con una onda acústica que pasa. Pero por separado, sus voces son apenas audibles: la interacción entre el espín y el fonón es más débil que un susurro.

La luz atraviesa una película arrugada y sale ligeramente diferente. De manera similar, las ondas gravitacionales nacidas en el universo temprano sienten la distribución grumosa de galaxias y materia oscura.

Lanza dos piedras a un estanque al mismo tiempo: las ondas en el agua se propagarán de manera uniforme y coordinada. Así ocurre en un interferómetro cuántico: una partícula se divide en dos ondas que viajan por caminos distintos y luego se reencuentran. En el caso ideal, sus crestas coinciden.

El sonido viaja a través de un medio a una velocidad determinada. Si el medio se mueve más rápido, el sonido es arrastrado por el flujo, como una astilla atrapada en un remolino. En el helio superfluido —un líquido sin fricción— la rotación rápida genera vórtices-remolinos.

Si golpeas un diamante, responde con un tintineo, pero el sonido vive en su interior incluso sin golpearlo. Allí corren constantemente ondas de compresión y rarefacción, parecidas a las ondas que una piedra produce en el agua. Solo que estas ondas son las vibraciones térmicas de los propios átomos, y se pueden detectar con un láser.

El flujo turbulento cerca de la pared se parece a una multitud donde cada uno empuja hacia su lado. Los vórtices nacen y se deshacen, creando empujones caóticos. Si se incrusta en la pared un sustrato acústico con un defecto —como un diapasón que suena en una sola nota—, empieza a responder solo a un rango estrecho de frecuencias.

Bajo las calles de las ciudades se extiende una telaraña de fibra óptica: cientos de kilómetros de hilos de vidrio por los que viaja internet. Pero los mapas precisos de esa telaraña a menudo se han perdido o están desactualizados. Encontrar un cable bajo tierra es como buscar a tientas un cable en la pared sin saber por dónde pasa.

Una burbuja de gas en agua canta fuerte: esto es la resonancia de Minnaert, donde el líquido pesado impide que la burbuja se comprima rápidamente, forzándola a vibrar. En el aire no existe tal efecto: el aire es demasiado ligero. Pero si revestimos la burbuja con una suave capa de silicona, similar al caucho, esta actúa como la masa de agua.

Un fluido sin fricción, que fluye eternamente, eso es la superfluidez. El helio-3 la adquiere solo a milésimas de grado por encima del cero absoluto. La teoría de este estado fue desarrollada por Lev Landau y Richard Feynman.

El universo no nació en silencio. Las ondas gravitacionales primordiales —ondas en el espacio-tiempo— aún propagan el eco de aquel suceso. Se intenta escucharlo de dos maneras. Las 'notas' graves se captan en el resplandor del Big Bang, la luz emitida 380 000 años después.

En el fondo del océano yacen miles de kilómetros de cables de fibra óptica. Por ellos circula internet, pero los propios cables perciben las mínimas vibraciones del agua y del lecho marino. Si uno presta atención a un cable así, puede oír cómo canta la ballena azul o cómo tiembla la tierra a miles de kilómetros.

Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, que se propagan desde sus fuentes como los círculos en el agua al arrojar una piedra. Cuando una onda pasa junto a una galaxia, su trayectoria se curva, tal como las ondulaciones del agua al encontrarse con una roca sumergida.

El sonido en la superficie de un cristal es como las ondas en el agua, pero que viajan por un sólido. Estas ondas se llaman ondas acústicas superficiales: se mueven cien mil veces más lento que la luz, por lo que pueden comprimirse en segmentos muy cortos y caber en un chip diminuto.

Sobre la mesa hay una figura de plástico. Debajo de ella, una gota de agua, y alrededor, una malla que impide que la gota se extienda. Desde abajo inciden ondas sonoras inaudibles que empujan la gota, y la figura se desliza por la mesa como un barquito por un río invisible. Sin motores ni cables: solo sonido y agua.

La molécula de pentaceno se parece a una diminuta peonza que puede girar en dos direcciones. Normalmente, para cambiar la dirección se necesita un imán. Pero en este trabajo no hizo falta imán: en su lugar se usó sonido. Se colocó una fina película de pentaceno sobre una placa de niobato de litio.

Una almohadilla de goma común amortigua las vibraciones como una manta gruesa apaga el sonido: cuanto más gruesa y pesada, mejor. Los ingenieros llevan tiempo soñando con un material que sea ligero pero que "devore" las oscilaciones tan bien como un amortiguador macizo.

Una cuerda de guitarra, al ser pulsada, vibra — y el aire a su alrededor transmite esa vibración al oído. El espacio-tiempo vibra de otra manera: cuando una onda gravitacional lo atraviesa, se estira y se comprime ligeramente.

Imagine una membrana tensada como la piel de un tambor. Esta capta dos señales a la vez: ondas gravitacionales — el temblor del propio espacio — y las esquivas partículas de materia oscura.

Las ondas sonoras en un chip normalmente se propagan en todas direcciones, como susurros que resuenan en una cúpula. En un giroscopio, esto crea ruido que oculta la rotación. Pero un nuevo diseño fuerza al sonido a fluir en un solo sentido.