La absorción de las olas del agua es el proceso mediante el cual las olas del agua pierden su energía, reduciendo así su impacto en las costas u otras estructuras sólidas que las rodean. Permitir este proceso de absorción en entornos del mundo real podría ayudar a proteger las costas y estructuras de los daños causados por las olas durante condiciones climáticas extremas.
Investigadores de la Sorbonne Université CNRS, el Institut Polytechnique de Paris, la Universidad de Bristol, la Université CNRS de Le Mans y la Université PSL CNRS llevan décadas intentando idear estrategias eficaces que permitan la absorción eficiente de las ondas de agua. En un artículo reciente publicado en Physical Review Letters , han introducido una nueva estrategia prometedora, basada en un concepto introducido por los físicos estadounidenses Stanley Autler y Charles Townes en la década de 1950.
"Trabajamos desde hace casi 20 años en cuestiones relacionadas con las olas en el agua, y desde hace cinco años nos centramos en problemas específicamente relacionados con la absorción de estas olas para la protección de las costas o de las estructuras marinas", Agnès Maurel, coautor del artículo, dijo a Phys.org. "Para ello hemos desarrollado estrategias basadas en mecanismos resonantes, como es el caso de este estudio."
En su artículo, Maurel y sus colegas introdujeron una nueva estrategia para lograr la absorción resonante perfecta de ondas de agua guiadas, que se basa en un efecto resonante conocido como división de Autler-Townes. Se trata de un efecto físico que se produce en sistemas resonantes de dos niveles y que se caracteriza por una división de dos estados de transición en estados "dobletes" más pequeños separados por la llamada oscilación de Rabi.
La división de Autler-Townes se realizó y observó en varios sistemas físicos, desde fuentes de radiofrecuencia hasta láseres y átomos. Como parte de su estudio, Maurel y sus colegas intentaron aprovechar este efecto bien establecido para controlar la propagación de ondas de agua guiadas.
"Este logro experimental surge de un análisis teórico del mecanismo resonante que publicamos el año pasado, que adaptamos con el propósito específico de absorber ondas de agua", explicó Maurel. "Léo-Paul Euvé, a través de su enfoque innovador al implementar experimentos y mediciones ópticas en el laboratorio, finalmente logró demostrar la efectividad de este mecanismo."
Los investigadores demostraron la eficacia de la estrategia propuesta para controlar la propagación de las ondas de agua de forma teórica, mediante simulaciones numéricas y experimentalmente. En sus experimentos, pudieron realizar la absorción completa de ondas de agua guiadas, utilizando un dispersor puntual asimétrico cuidadosamente diseñado, compuesto por dos canales laterales resonantes estrechamente espaciados conectados a una guía.
"La eficiencia de la absorción, es decir, la supresión completa de las ondas reflejadas y transmitidas por un dispositivo de longitud de onda inferior, es el resultado que nos parece más significativo", afirmó Maurel. "Las aplicaciones prácticas, por supuesto, se refieren al diseño de tales sistemas para la protección costera y, en general, para todas las estructuras en el mar o cerca de él."
La estrategia propuesta por este equipo de investigación para permitir la absorción resonante de las ondas de agua pronto podría probarse más en entornos de laboratorio y del mundo real. Si se confirma su eficacia, podría utilizarse en última instancia en las regiones costeras para controlar la energía con la que las olas golpean las costas circundantes y las estructuras construidas por el hombre, limitando así los daños asociados.
"En el contexto de aplicaciones que abarcan mares y océanos, es crucial considerar la naturaleza inherentemente no lineal y el amplio contenido espectral de las ondas del agua", añadió Maurel. "Aunque no necesariamente profundizamos en aplicaciones específicas en este momento, debemos incorporar estos factores en nuestros próximos estudios, un proceso que ya está en marcha".
Más información: Léo-Paul Euvé et al, Absorción resonante perfecta de ondas de agua guiadas mediante la división de Autler-Townes. Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.204002.
Información de la revista: Cartas de revisión física
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