Osynlighetsmantel döljer föremål som är synliga för blotta ögat

Det har inte funnits någon brist på kolumntum som ägnas åt osynlighetskappor sedan ingenjörer byggde den första 2006. Detta var en imponerande enhet men den hade några viktiga begränsningar, inte minst var att den bara fungerade för en enda mikrovågsfrekvens.

En av de största frågorna som fysiker har förbryllat sedan dess är om det är möjligt att bygga liknande enheter som fungerar över det frekvensområde som är synligt för det mänskliga ögat. Förra året tillkännagav ett par grupper en lösning på detta problem i form av 'mattkappor' som ligger över ett objekt och döljer dess närvaro över en rad optiska frekvenser.

Återigen, det var imponerande bedrifter men med vissa begränsningar. Dessa kappor är gjorda av fint snidade kiselmikrostrukturer och var därför dyra att bygga. Och de kan bara dölja föremål upp till några mikrometer stora, inte mycket större än själva ljusets våglängd.

Idag har Baile Zhang vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge hos ett par kompisar gjort det betydligt bättre. De har byggt en mattmantel som kan dölja föremål i millimeterintervallet över ett brett spektrum av synliga frekvenser från rött till blått.

Mer imponerande än så här är att de har byggt den här kappan av kalcit, ett vanligt och relativt billigt optiskt material, med hjälp av konventionella tekniker för tillverkning av optiska linser. Detta gör kappan billig och lätt att bygga.

Mattkappor sitter på en yta som täcker föremålet som ska döljas. Deras knep är att få det att se ut som om ljus reflekteras från denna yta, och därigenom dölja alla föremål som de täcker.

Fram till nu har detta bara gjorts med hjälp av konstgjorda modifierade strukturer som styr ljuset på ett speciellt konstruerat sätt. Detta så kallade metamaterial är ett slags undersubstans som är i fokus för stor uppmärksamhet just nu.

Men Zhang och co insåg att det finns naturligt förekommande material som kan göra samma sak. Kalcit är en av dem. Det är ovanligt eftersom dess optiska egenskaper beror på riktningen som ljuset passerar genom den.

Genom att noggrant utnyttja den här egenskapen har de kunnat skapa ett block av kalcit (faktiskt två block av kalcit) som fungerar som en mattmantel. De har till och med visat det genom att gömma en kil av stål 38 mm lång och 2 mm hög. Zhang och co säger att det är första gången som ett synligt föremål någonsin har täckts. Det är imponerande.

Deras kappa har förstås sina begränsningar. Det viktigaste är att det bara fungerar i ett enda 2D-plan, så objektet är dolt endast för dem som tittar från en viss riktning.

En annan är att den bara fungerar med polariserat ljus. Men det är inte så begränsande som det kan verka vid första anblicken. Vatten tenderar att polarisera ljus så det verkar rimligt att tro att kappan borde fungera bra under vattnet.

Det var inte så länge sedan som vissa fysiker sa att optiska osynlighetskappor alltid skulle vara omöjliga (eftersom metamaterial tenderar att absorbera synligt ljus snabbare än de kan överföra det).

Det har visat sig vara lite bekymmersamt och osynlighetskapporna blir bara bättre och bättre. Faktum är att det är svårt att tänka på en teknik som har avancerat så långt, så snabbt.

Ref: arxiv.org/abs/1012.2238 : Makroskopisk osynlig kappa för synligt ljus

Dölj