Radiación electromagnética: puede sonar como algo que sería mejor evitar, pero las ondas electromagnéticas de diversos tipos sustentan nuestros sentidos y nuestra forma de interactuar con el mundo: desde las emisiones de luz que permiten a tus ojos percibir estas palabras hasta las microondas que transportan la señal Wi-Fi a tu portátil o teléfono, en el que las estás leyendo.
Prácticamente todas las formas de comunicación moderna se transmiten mediante ondas electromagnéticas. Estas atraviesan la antena de tu coche y las paredes cuando necesitas hacer una llamada dentro de casa, pero también se reflejan, inexplicablemente, en lo que parece ser la nada en la atmósfera superior de la Tierra.
Esto ocurre porque la atmósfera se convierte en plasma a grandes altitudes: un estado de la materia en el que los átomos se separan y los electrones dejan de estar ligados a sus núcleos. Los plasmas tienen propiedades interesantes, ya que reaccionan con mucha intensidad a los campos electromagnéticos. En este caso, resulta útil: a frecuencias lo bastante bajas es posible hacer rebotar señales de radio alrededor del mundo y ampliar su alcance.
Estudio las interesantes interacciones entre las ondas electromagnéticas de alta potencia y los plasmas junto con mi grupo de investigación . Las ondas electromagnéticas más intensas del mundo se encuentran en forma de pulsos láser de alta potencia. El Reino Unido alberga algunos de los sistemas láser más potentes en la zona rural de Oxfordshire, y la misma idea de usar ondas electromagnéticas para acelerar partículas se emplea en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
Todo está en las matemáticas
Podemos predecir con precisión las interacciones entre las ondas electromagnéticas intensas y los plasmas, porque los procesos físicos subyacentes se rigen por las ecuaciones de Maxwell , uno de los grandes logros de la física del siglo XIX, que unificó los campos eléctricos y magnéticos y demostró que la luz es una forma de onda electromagnética.
Resolver las ecuaciones de Maxwell a mano puede ser arduo, pero resulta que un ingenioso algoritmo inventado en la década de 1960 y redescubierto desde entonces hace que el ejercicio sea relativamente sencillo si se dispone de un ordenador suficientemente potente.
Con el conocimiento de las ecuaciones de Maxwell y de cómo resolverlas, hace poco centré mi atención en un problema mucho más sencillo, pero más generalizado: cómo simular y, por tanto, mejorar la recepción de Wi-Fi en mi apartamento. En el ámbito académico, «suficientemente potente» suele referirse a superordenadores con decenas de miles de procesadores funcionando en paralelo; en este caso, el ordenador suficientemente potente para ejecutar el programa resultó ser un teléfono inteligente.
Para este truco necesitarás un Maxwell
La radiación electromagnética que emite la antena del router inalámbrico se debe a una pequeña corriente que oscila a 2.4GHz (2.4 mil millones de veces por segundo). En mi modelo introduje una corriente como esta y permití que oscilara, y las ecuaciones de Maxwell determinaron cómo fluyen las ondas electromagnéticas resultantes. Al introducir las ubicaciones reales de las paredes de mi apartamento, pude generar un mapa de la intensidad de la señal Wi-Fi que variaba al mover el router virtual.
La primera lección está clara, aunque sea obvia: las señales Wi-Fi viajan mucho más fácilmente por el espacio libre que a través de las paredes, por lo que la ubicación ideal del router ofrece línea de visión hasta el lugar donde lo usarás.
A veces parece que las ondas han dejado de cambiar y, en cambio, parpadean en los mismos lugares. Este es el fenómeno de una onda estacionaria, en el que los reflejos de la señal Wi-Fi se superponen y se anulan entre sí. Estos puntos oscuros del mapa (o «puntos sin señal») indican una señal Wi-Fi débil y están separados por varios centímetros. Hace poco, un entusiasta logró cartografiar este fenómeno en tres dimensiones, tal como se explica en este vídeo.
Así que la segunda lección es menos obvia y más interesante: si la recepción es deficiente en un lugar concreto, incluso un ligero cambio en la posición del router puede mejorar significativamente la intensidad de la señal, ya que los puntos oscuros de la señal también se desplazarán.
101 usos de las ondas electromagnéticas
Después de publicar mis hallazgos, me sorprendió la cantidad de personas deseosas de realizar sus propias simulaciones. Siempre dispuesto a difundir las bondades del electromagnetismo, integré la simulación en una aplicación para Android para ofrecer a otras personas una solución simulada basada en ondas electromagnéticas para un problema moderno común: ¿cuál es el mejor lugar para poner mi router Wi-Fi?
Como suponía que a pocas personas les interesaría, me sorprendió que la noticia se difundiera por las redes sociales y que se vendieran varios miles de copias de la aplicación en unas pocas horas.
Las ventas han ido disminuyendo gradualmente, pero el mensaje sigue siendo claro: las ondas electromagnéticas no solo son fascinantes, matemáticamente elegantes y sumamente útiles; también pueden facilitarte la vida, fortalecer tu conexión a Internet e incluso hacerte ganar un poco de dinero.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. Lee el artículo original.
La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Jason Cole es estudiante de doctorado en el Imperial College London.
Imagen: Una ilustración muestra la proyección de un código binario sobre un hombre que sostiene un ordenador portátil. REUTERS
