Los anfiteatros romanos se encuentran entre las construcciones humanas más antiguas de la Tierra. Sus estructuras están muy bien conservadas en varios lugares del antiguo Imperio romano. Se trata de algo especialmente extraordinario porque una gran parte de este territorio tiene mucha actividad sísmicamente. El antiguo Imperio se situaba en el límite tectónico entre las placas euroasiática y africana y ha sufrido numerosos terremotos que han destruido otros muchos otros edificios. Así que cómo estos anfiteatros han sobrevivido en pie durante 2.000 años es una especie de misterio.

Pero el investigador de la Universidad de Aix-Marseille (Francia) Stéphane Brûlé y sus colegas querían resolverlo. Para ello, han estudiado cómo ciertas estructuras enterradas en el suelo, o construidas encima de él, pueden cambiar el movimiento de las ondas sísmicas a través de la Tierra. En particular, han estudiado las "capas de invisibilidad sísmica" que pueden guiar las ondas sísmicas alrededor de algunas zonas específicas y, por lo tanto, protegerlas.

Su conclusión es que los anfiteatros romanos actuarían como capas de invisibilidad sísmica debido a su forma. Esa es, según ellos, la razón de su destacable longevidad.

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

En 2006, los físicos utilizaron esta idea para crear un patrón de resonadores de metal que dirige a las microondas alrededor de una zona de un espacio. Para un observador externo que mira con los ojos de microondas, esta zona de espacio, y cualquier cosa en ella, desaparece. En efecto, este equipo creó la primera capa de invisibilidad del mundo.

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

Desde entonces, los investigadores han continuado sus investigaciones con metamateriales sísmicos. Según ellos, estos materiales pueden tomar varias formas. Los primeros experimentos se realizaron con estructuras subterráneas o huecas. Pero algunos trabajos más recientes indican que los árboles y los edificios también pueden influir en las ondas sísmicas.

Una idea es que las ondas sísmicas hacen vibrar a los rascacielos. Pero esta vibración en sí misma envía ondas a través del suelo. Así que, si los dos conjuntos de ondas podrían influir uno en el otro o incluso eliminarse entre sí, entonces el edificio tendría una importante influencia mitigadora en 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. Se trata de la Torre Latinoamericana, un rascacielos de 282 metros en la Ciudad de México (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 construidos en círculo podrían actuar como una capa de invisibilidad para crear una zona segura en su centro. Su publicación detalla: "Los edificios de dentro y fuera del anillo de la capa se verían gravemente afectados por la onda sísmica, pero el área interior (por ejemplo, un parque) sería una zona segura donde la gente podría reunirse y permanecer a salvo durante un terremoto".

Durante estos estudios, los investigadores notaron una similitud entre los patrones circulares que generaron y el diseño de los antiguos anfiteatros. "Existen sorprendentes similitudes entre una capa de invisibilidad probada para varios tipos de olas y las vistas aéreas de los antiguos teatros galorromanos. Quizás esta sea la razón por la cual algunas de estas megaestructuras, como los anfiteatros, han permanecido intactas en su mayor parte a lo largo de los siglos", concluye la investigación. Se trata de una idea interesante que podría tener implicaciones importantes para el diseño de edificios futuros y el estudio de edificios antiguos.

Ref: arxiv.org/abs/1904.05323: Role of Nanophotonics in the Birth of Seismic Megastructures