Video: Κατασκευάζεται ο μανδύας που θα μας... κάνει αόρατους

Δύο συνταγές για έναν μανδύα αορατότητας αποκαλύφθηκαν από φυσικούς επιστήμονες στη Μεγάλη Βρετανία και στην Αμερική.
Οι ερευνητές λένε ότι κατ' αρχήν η τεχνολογία, που απαιτείται για να κατασκευαστούν αυτές οι συσκευές υπάρχει ήδη.

«Η αορατότητα είναι πολύ κοντά μας», λέει ο Ulf Leonhardt του πανεπιστημίου του St Andrews στη Σκότια, ένας από τους ερευνητές που συμμετείχε στην ιδέα.

Αυτός και ο John Pendry του Imperial College στο Λονδίνο μαζί με τους συνεργάτες τους έχουν ανεξάρτητα περιγράψει παρόμοιους τρόπους για τη δημιουργία μιας αόρατης «τρύπας» στο χώρο, μέσα στην οποία μπορούν να κρυφτούν αντικείμενα.

Λένε ότι είναι δυνατόν να κατευθυνθεί το φως γύρω από την τρύπα, όπως το νερό κυλά γύρω από ένα βράχο σε ένα ποτάμι, έτσι ώστε το αντικείμενο μέσα στην τρύπα να μη φαίνεται.

Οι ακτίνες του φωτός καμπυλώνονται όταν διέρχονται ανάμεσα από υλικά με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης, όπως ο αέρας και το νερό. Αλλά η κύρτωση του φωτός με τρόπο που αυτό να περνά γύρω από μια περιοχή του χώρου και να φαίνεται σα να ταξιδεύει κατά μήκος της ίδιας γραμμής σε συνέχεια, είναι ένα δύσκολο τρικ, που απαιτεί την ύπαρξη ενός μανδύα αορατότητας φτιαγμένο από υλικά με δείκτη αρμονικά διαθλαστικό.

Τέτοιες ουσίες έχουν παρασκευαστεί με τη μορφή των λεγόμενων μετα-υλικών.

Αυτά είναι κατασκευάσματα από σπείρες μεταλλικού σύρματος, χαραγμένα μέσα σε τυπωμένους πίνακες κυκλωμάτων κολλημένων μεταξύ τους, που λειτουργούν σαν κεραίες που αλληλεπιδρούν με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του εισερχόμενου φωτός και τροποποιούν την πορεία που παίρνει το φως.
Τέτοιου είδους μετα-υλικά μπορούν να έχουν φανταστικές οπτικές ιδιότητες: για παράδειγμα, έχοντας έναν αρνητικό διαθλαστικό δείκτη, να καμπυλώνουν το φως σε «λάθος» κατεύθυνση.

Οι ομάδες του Leonhardt και του Pendry έχουν δείξει θεωρητικά τον τρόπο που τα μετα-υλικά με «γλυπτικές» ιδιότητες μπορούν να αναπτυχθούν έτσι ώστε να κατευθύνουν τις ακτίνες του φωτός γύρω από ένα αντικείμενο.

Παρουσιάζουν τις ιδέες τους στο περιοδικό Science.

Φως στην τρύπα

Είναι η πρώτη φορά, που τα μετα-υλικά έχουν προταθεί ως το υλικό για την κατασκευή ενός μανδύα αορατότητας. Σε προηγούμενες έρευνες, κάθε αντικείμενο θα χρειαζόταν έναν μανδύα ειδικά ραμμένο για αυτό.

Αντίθετα, οι μέθοδοι που προτείνονται από τους Leonhardt, Pendry και τους συνεργάτες τους, επιτρέπουν οποιοδήποτε αντικείμενο να μπορεί να κρυφτεί μέσα σε μία τρύπα.

Τα μαθηματικά που περιγράφουν τη συμπεριφορά του φωτός δείχνουν ότι είναι αδύνατον για ένα υλικό να αποφύγει εντελώς την απώθηση ή απορρόφηση οποιασδήποτε ποσότητας φωτός, που σημαίνει πρακτικά ότι δε μπορεί να γίνει εντελώς αόρατο.

Αλλά ο Leonhardt υποστηρίζει ότι οι ατέλειες μπορούν να ελαχιστοποιηθούν, έτσι ώστε να μην έχουν καμία σημασία. «Ίσως η συσκευή να δημιουργεί μια ελαφριά ομίχλη», λέει.

Η ικανότητα να κρυφτεί ένα άρμα μάχης ή ένα αεροπλάνο προφανώς θα είναι περιζήτητη από το στρατό παντού.

Τα υπάρχοντα αεροπλάνα της τεχνολογίας «stealth» απλώς σκοπεύουν στην ελαχιστοποίηση των αντανακλάσεων από τα ραντάρ, πράγμα που τα καθιστά περισσότερο «μαύρα», παρά πραγματικά αόρατα.

«Έχω λόγο να υποψιάζομαι ότι ο στρατός ήδη διεξάγει έρευνες πάνω στην τεχνολογία αυτών των συσκευών», λέει ο Leonhardt.

"Μαύρη" μαγεία .Ο Leonhardt συγκρίνει το δικό του θεωρητικό μανδύα αορατότητας με μια μαύρη τρύπα: αν και κάποιες ακτίνες φωτός που περνούν κοντά από την «οπτική τρύπα» θα καμπυλώνονται γύρω της, κάποιες άλλες, που ταξιδεύουν σε διαφορετικές τροχιές, θα παγιδεύονται μέσα της. Το ενδιαφέρον σημείο εδώ είναι, εξηγεί ο Leonhardt, ότι κάποιος θα μπορεί τότε να «κατευθύνει απαλά το φως πίσω από τους αντίποδες της οπτικής». Λέει ότι αυτό μπορεί να γίνει με τον κατάλληλο σχηματισμό των αλλαγών του διαθλαστικού δείκτη του χώρου μέσα στην τρύπα, προσδίνοντάς του έτσι ιδιότητες, όπως αυτές των ειδικών φακών, που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία των ραντάρ.
Και οι δύο συσκευές μανδύα μπορούν να λειτουργούν μόνο σε μήκη κύματος κοντά στο μέγεθος των ιδιοσυστατικών των μετα-υλικών.

Για το ορατό φως, αυτό σημαίνει ότι για τις κατασκευές θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί μικρο- και νανο-μηχανική.

Αλλά ο Pendry και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι πιθανά θα μπορούσαν να πετύχουν αορατότητα μέσα σε ένα αρκετά μεγάλο εύρος μήκους κύματος (ας πούμε για όλο το ορατό οπτικό φάσμα), τοποθετώντας την «οπτική τρύπα» τους σε ένα υλικό με υψηλό διαθλαστικό δείκτη.

Δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίσουμε ακόμη αν κάποιο από αυτά τα σχέδια μπορεί στην πραγματικότητα να κατασκευαστεί.

Αλλά ο Leonhardt λέει ότι η προσέγγιση του Pendry προτείνει τρόπους για να αποφύγει μερικές από τις πιο απαιτητικές τεχνικές προκλήσεις του δικού του σχεδίου.

«Εγώ είδα μόνον το άρθρο τους», λέει ο Leonhardt, «και από τότε κατακλύζομαι από ιδέες, σχετικά με το πώς να συνδυάσω τις δύο διαφορετικές στρατηγικές.