Pelerina lui Harry Potter este pentru majoritatea oamenilor rezultatul fanteziei scriitoarei J.K. Rowling. 

Putem constata însă că spre surprinderea noastră producerea unui astfel de accesoriu magic îi preocupă pe oamenii de ştiinţă.

În ultimii ani tehnica din spatele pelerinei invizibile a fost subiectul de studiu al câtorva cercetători din domeniul tehnologiei şi al matematicii. În cele ce urmează, vom trece în revistă rezultatele importante obţinute până azi acest domeniu.

Ce inseamna a fi invizibil?

Procedeul prin care un obiect devine invizibil sau nedetectabil într-un anumit interval de frecvenţă al undelor electromagnetice poartă în limba engleză denumirea de cloaking, termen provenind de la cuvântul cloak ce înseamna mantie sau pelerină. Lumina este o radiaţie electromagnetică şi faptul ca ochiul uman „vede” se datorează proprietăţii undelor magnetice de a se reflecta pe anumite suprafeţe şi de a fi absorbite. Retina, detectorul de unde electromagnetice al ochiului, nu face decât să absoarbă razele ce pătrund globul ocular şi să transmită informaţia spre creier. Dacă un obiect nu ar mai reflecta şi nu ar mai absorbi undele luminoase ar deveni invizibil pentru ochiul uman.

Matematica invizibilului

Un articol apărut în revista Societăţii pentru Matematică Aplicată şi Industriala (SIAM Review) face rezumatul progreselor teoretice în domeniul fenomenului de cloaking. Pornind de la ecuaţiile lui James Maxwell, ce descriu câmpul electromagnetic, matematicienii încearcă să realizeze modelul matematic al unui material care să facă undele electromagnetice să treacă pe langă el, fără a fi afectate de acesta, şi să revină dupa depăşirea lui la traiectoria de dinainte. Aceste materiale ar putea fi folosite pentru a crea o zonă de invizibilitate în jurul obiectelor normale.

Metamaterialele

Actorii principal în fabricarea dispozitivelor de cloaking sunt metamaterialele, apărute pentru prima data în anii ´40. Proprietăţile metamaterialelor sunt determinate mai mult de structura lor, decât de compozitia chimică. Acestea au o arhitectura celulară tridimensională, sunt excluisiv produse de oameni şi sunt proiectate pentru a combina doua sau mai multe reacţii la o excitateţie specifică, rezultând astfel materiale proprietăti bizare precum indice de refractie negativ. În 2007 cercetătorii de la Laboratorul Ames al Universităţii Karlsruhe din Germania au anunţat fabricarea unui metamaterial cu indice de refractie negativ pentru razele de lumina (-0.6 pentru lungimea de unda de 780 de nanometri). Printre multele aplicaţii pe care le pot avea aceste metamateriale se numără şi folosirea lor pentru fabricarea dispozitivelor de cloaking.

Invenţii

În octombrie 2006, o echipă de cercetători de la Universitatea Duke a creat un metamaterial care poate face obiectele să fie invizibile în campul micrundelor. Acesta este considerat a fi primul pas spre proiectarea de dispozitive de cloaking pentru domeniul vizibil al undelor. Microundele au lungi de unda de câtiva centimetrii, pe când lumina se află în domeniul nanometrilor, de aceea dispozitivele pentru cloaking în lumină vizibilă ar trebui să aibă dimensiuni pe o scara nanometrică.

Nu peste mult timp, în aprilie 2007, doi cercetători de la Universitatea Purdue din Indiana publică un design teoretic pentru un dispozitiv de cloaking în domeniul undelor electromagnetice vizibile. Modelul lor imaginează o matrice de mici cuie ce deviază undele luminoase având o lungime de unda de 632.8 nanometri, facând obiectele invizibile în acest domeniu.

Cel mai recent dispozitiv de cloaking aparţine tot cercetătorilor de la Universitatea Duke. Pe 16 ianuarie 2009 echipa formată din Roupeng Liu, Chunlin Li, David R. Smith şi William Bevan a publicat în revista Science rezultatele ultimelor sale cercetări. Echipa a dezvoltat un algoritm care proiectează un metamaterial special, format din 10.000 de piese din fibră de sticlă individuale. Fabricarea dispozitivului a durat 9 zile, şi spre deosebire de prima lor creţie, acesta poate face un obiect invizibil îmtr-un spectru mult mai larg de unde electromagnetice. Testele echipei au arătat că un fascicol de microunde ce trece prin acest dispozitiv nu este deloc afectat. Mai mult, fenomele de interferentă sunt aproape inexistente.

Articol scris de Flavia Claudia Timpu. Citiţi articolul întreg pe ŞtiinţaAzi.ro