211service.com
Onzichtbaarheidsmantel op menselijke schaal onthuld
In de afgelopen tien jaar hebben onzichtbaarheidsmantels tot de verbeelding gesproken van zowel onderzoekers als het publiek. De opwinding is gebaseerd op twee vorderingen.
De eerste is het idee van transformatie-optica: het vermogen om licht rond een ruimtegebied te buigen zodat het lijkt alsof het er niet is. De tweede is het creëren van metamaterialen, synthetische stoffen met optische eigenschappen die in de natuur onbekend zijn en die kunnen worden ontworpen om dit doel te bereiken.
Een van de doelen op dit gebied is om een mantel in Harry Potter-stijl te creëren die een mens kan verbergen op alle optische frequenties in alle richtingen. Een bonus zou de mogelijkheid zijn om dit apparaat zo groot of klein te maken als nodig is, zodat het objecten van elke grootte kan verbergen.
Het is momenteel onmogelijk om al deze functies te bereiken. Er is altijd een compromis. De eerste mantel werkte alleen op een enkele microgolffrequentie. Recentere mantels werken over het hele bereik van optische frequenties, maar kunnen alleen kleine objecten verbergen binnen een beperkte kijkhoek.
Vandaag laten John Howell van de Universiteit van Rochester in New York, en Benjamin Howell, zien hoe je eenvoudige mantels kunt maken die enorme objecten over het hele optische spectrum verbergen, zij het met een aanzienlijk compromis. Een van hun apparaten is groot genoeg om een persoon te verhullen.
Hun aanpak is verbluffend eenvoudig. In plaats van complexe metamaterialen te gebruiken om licht te sturen, doen de Howells hetzelfde werk met conventionele lenzen en spiegels.
Ze creëren eenvoudig een reeks lenzen of spiegels die het licht rond het gebied van de ruimte sturen dat ze willen verbergen.
Dat betekent dat hun mantels eenvoudig te bouwen en te schalen zijn. Vooral spiegels kunnen bijna elke maat worden gemaakt.
De resultaten zijn indrukwekkend. Hun afbeeldingen laten duidelijk zien hoe ze objecten ter grootte van kinderspeelgoed over het hele optische bereik kunnen verhullen.
En de mantel die ze met spiegels hebben gemaakt, is groot genoeg om een mens te verbergen. De afbeelding hier laat zien hoe ze het hebben gebruikt om een stoel te verhullen met een vuilnisbak erachter. Dit volume is voldoende om een mens te verhullen, zij het met niet zoveel gemak als de mantel van Harry Potter, zeggen de Howells.
De spiegelmantel is eigenlijk geen nieuw ontwerp en wordt al jaren door goochelaars gebruikt, een punt dat de Howells graag erkennen. Het punt dat we willen benadrukken is niet de nieuwigheid, maar het gemak van schalen naar bijna willekeurige grootte, zeggen ze.
Deze mantels zijn op geen enkele manier perfect. In feite is er één zeer belangrijk voorbehoud in hun ontwerp: ze werken maar in één richting. Bekijk deze mantels vanuit iets anders dan deze richting en de list wordt snel onthuld.
Toch zijn er belangrijke toepassingen voor grote, unidirectionele mantels. De apparaten kunnen bijvoorbeeld waardevol zijn bij het verhullen van satellieten in een baan in het midden tot hoog om de aarde, wijzen de Howells erop.
Dat is een eenvoudig idee met indrukwekkende resultaten. En een die misschien eerder vroeger dan later wordt gebruikt. Het is niet moeilijk om organisaties te bedenken die satellieten zouden willen verhullen terwijl ze om de aarde draaien. Maar als dat gebeurt, hoe zullen we dat dan ooit weten?
Referentie: arxiv.org/abs/1306.0863 : Eenvoudige, breedband, optische ruimtelijke verhulling van zeer grote objecten