Usynlighedskappe skjuler genstande, der er synlige for det blotte øje

Der har ikke været mangel på søjletommer dedikeret til usynlighedskapper, siden ingeniører byggede den første tilbage i 2006. Dette var en imponerende enhed, men den havde nogle vigtige begrænsninger, ikke mindst, at den kun fungerede for en enkelt mikrobølgefrekvens.

Et af de største spørgsmål, som fysikere har undret sig over siden da, er, om det er muligt at bygge lignende enheder, der fungerer over det frekvensområde, der er synligt for det menneskelige øje. Sidste år annoncerede et par grupper en løsning på dette problem i form af 'tæppekapper', der ligger over et objekt og skjuler dets tilstedeværelse over en række optiske frekvenser.

Igen var det imponerende bedrifter, men med nogle begrænsninger. Disse kapper er lavet af fint udskårne siliciummikrostrukturer og var derfor dyre at bygge. Og de kan kun skjule genstande op til et par mikrometer i størrelse, ikke meget større end selve lysets bølgelængde.

I dag har Baile Zhang ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge hos et par venner gjort det markant bedre. De har bygget en tæppekappe, der er i stand til at skjule genstande i millimeterområdet over en bred vifte af synlige frekvenser fra rød til blå.

Mere imponerende end dette er, at de har bygget denne kappe af calcit, et almindeligt og relativt billigt optisk materiale, ved hjælp af konventionelle optiske linsefremstillingsteknikker. Dette gør kappen billig og nem at bygge.

Tæppekapper sidder på en overflade, der dækker genstanden, der skal skjules. Deres trick er at få det til at se ud som om lyset reflekteres fra denne overflade og derved skjule enhver genstand, som de dækker.

Indtil nu er dette kun blevet gjort ved hjælp af kunstigt modificerede strukturer, der styrer lyset på en specialudviklet måde. Dette såkaldte metamateriale er en slags vidunderstof, som er i fokus for stor opmærksomhed lige nu.

Men Zhang og co indså, at der er naturligt forekommende materialer, der kan gøre det samme. Calcit er en af ​​dem. Det er usædvanligt, fordi dets optiske egenskaber afhænger af den retning, lyset passerer gennem det.

Ved omhyggeligt at udnytte denne egenskab har de været i stand til at skabe en blok af calcit (faktisk to blokke af calcit), der fungerer som en tæppekappe. De har endda demonstreret det ved at skjule en kile af stål 38 mm lang og 2 mm høj. Zhang og co siger, at det er første gang, at en synlig genstand nogensinde er blevet tilsløret. Det er imponerende.

Deres kappe har selvfølgelig sine begrænsninger. Den vigtigste er, at den kun fungerer i et enkelt 2D-plan, så objektet er kun skjult for dem, der ser fra en bestemt retning.

En anden er, at den kun virker med polariseret lys. Men det er ikke så begrænsende, som det kan virke ved første øjekast. Vand har en tendens til at polarisere lys, så det virker rimeligt at tro, at kappen burde fungere godt under vandet.

Det var ikke så længe siden, at nogle fysikere sagde, at optiske usynlighedskapper altid ville være umulige (fordi metamaterialer har en tendens til at absorbere synligt lys hurtigere, end de kan transmittere det).

Det har vist sig at være lidt bekymrende, og usynlighedskapper bliver bare bedre og bedre. Faktisk er det svært at tænke på en teknologi, der har avanceret så langt, så hurtigt.

Ref: arxiv.org/abs/1012.2238 : Makroskopisk usynlig kappe til synligt lys

skjule