Los anfiteatros romanos actúan como capas de invisibilidad sísmica

Una imagen del Coliseo Romano Lars | Unsplash

Los anfiteatros romanos se encuentran entre las construcciones humanas más antiguas de la Tierra. Estas estructuras están notablemente bien conservadas en varios lugares del antiguo imperio romano.

Eso es especialmente notable porque gran parte de este territorio es sísmicamente activo: se encuentra en el límite tectónico entre las placas euroasiática y africana y ha experimentado numerosos terremotos que han destruido otros tipos de edificios. Entonces, cómo estos anfiteatros han sobrevivido durante 2.000 años es algo así como un rompecabezas.

Hoy tenemos una respuesta potencial gracias al trabajo de Stéphane Brûlé y sus colegas de la Universidad de Aix-Marseille en el sur de Francia. Estos chicos han estudiado la forma en que ciertas estructuras enterradas en el suelo, o sentadas encima de él, pueden modificar la forma en que las ondas sísmicas viajan a través de la Tierra. En particular, han estudiado capas de invisibilidad sísmica que pueden dirigir las ondas sísmicas alrededor de regiones específicas y, por lo tanto, protegerlas.

Su conclusión es que los anfiteatros romanos pueden actuar como capas de invisibilidad sísmica gracias a su forma. Esto, dicen, es la razón de su notable longevidad.

Primero algunos antecedentes. Los físicos saben desde hace mucho tiempo que ciertos patrones regulares de objetos pueden interactuar con las ondas de una manera que las dirige y modifica su comportamiento. Una característica curiosa de este fenómeno es que los propios objetos son mucho más pequeños que las propias ondas. Pero el efecto combinado de muchos objetos dispuestos en un patrón regular tiene una influencia importante en las ondas.

En 2006, los físicos utilizaron esta idea para crear un patrón de resonadores metálicos que dirigen las microondas alrededor de una región del espacio. Para un observador externo que mira con ojos de microondas, esta región del espacio, y todo lo que hay en ella, desaparece. En efecto, el equipo había construido la primera capa de invisibilidad del mundo.

Desde entonces, los investigadores han construido capas de invisibilidad para una amplia gama de ondas diferentes en el espectro electromagnético y más allá. En 2012, sugirieron que las capas de invisibilidad sísmica podrían proteger las centrales eléctricas y las presas de los terremotos. A continuación, Brûlé y sus colegas construyeron y probaron uno.

Desde entonces, los investigadores han continuado sus estudios de metamateriales sísmicos, que dicen que pueden tomar varias formas. Los primeros experimentos involucraron estructuras subterráneas o vacíos. Pero un trabajo más reciente sugiere que las características de la superficie, como los árboles y los edificios, también pueden influir en las ondas sísmicas.

Una idea es que las ondas sísmicas hacen vibrar un rascacielos. Pero esta vibración en sí misma envía ondas a través del suelo. Entonces, si los dos conjuntos de ondas pudieran influenciarse o incluso cancelarse entre sí, entonces el edificio tendría una importante influencia mitigadora sobre las ondas.

Brûlé y sus colegas incluso han realizado mediciones de prueba de principio en las ondas generadas por un rascacielos como resultado del ruido sísmico. El edificio en cuestión es la Torre Latinoamericana, un rascacielos de 282 metros en la Ciudad de México que ha sobrevivido a varios terremotos importantes desde que se construyó en 1956.

Los investigadores desarrollaron un modelo informático para estudiar cómo los rascacielos dispuestos en círculo podrían actuar como una capa de invisibilidad que crea una zona segura en su centro. Los edificios dentro del anillo de la capa y fuera de la capa se verían gravemente afectados por la onda sísmica, pero la región en el centro (por ejemplo, un parque) sería una zona segura donde las personas podrían reunirse y permanecer seguras durante un terremoto, dicen. .

Durante el curso de estos estudios, notaron una similitud entre los patrones circulares que generaron y el diseño de los anfiteatros antiguos. Hay sorprendentes similitudes entre una capa de invisibilidad probada para varios tipos de olas y las vistas del cielo de los antiguos teatros galorromanos, dicen. Quizá esta sea la razón por la que algunas de estas megaestructuras, a modo de anfiteatros, se han mantenido prácticamente intactas a lo largo de los siglos.

Esa es una idea interesante que podría tener implicaciones importantes para el diseño de edificios futuros y el estudio de los antiguos.

Ref: arxiv.org/abs/1904.05323 : Papel de la nanofotónica en el nacimiento de megaestructuras sísmicas

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