Il dispositivo di occultamento Duke comprende un gruppo di cerchi concentrici. Immagine per gentile concessione del Dr. David R. Smith Tra i tanti tropi della fantascienza e del fantasy, pochi sono più popolari del dispositivo di occultamento. Nel mondo reale, gli scienziati sono da tempo impegnati in ricerche che migliorerebbero almeno la tecnologia di mimetizzazione, nascondere gli aerei dai radar o approfondire la nostra conoscenza del funzionamento delle onde luminose ed elettromagnetiche. Nel 2006, un gruppo di scienziati della Duke University ha dimostrato un dispositivo di occultamento semplificato. Nell'ottobre 2006, un gruppo di ricerca della Duke, guidato dal dottor David R. Smith, ha pubblicato uno studio sulla rivista "Science" che descrive un dispositivo di occultamento semplificato. Mentre il loro dispositivo mascherava un oggetto solo da una lunghezza d'onda della luce a microonde, fornisce ulteriori informazioni che ci aiuteranno a considerare se un dispositivo di occultamento nella vita reale è possibile.
Questo dispositivo di occultamento era costituito da un gruppo di cerchi concentrici con un cilindro nel mezzo, dove un oggetto potrebbe essere posizionato. Quando i ricercatori hanno diretto la luce a microonde sul dispositivo, l'onda si divise, scorre intorno al dispositivo e si ricongiunge dall'altra parte. Dave Schurig, un ricercatore del team del Dr. Smith, ha confrontato l'effetto con "l'acqua del fiume che scorre intorno a una roccia liscia" [Fonte:Duke University]. Tutto ciò che è posizionato all'interno del cilindro è ammantato , o effettivamente invisibile alla luce del microonde.
Il dispositivo non è perfetto. Crea una certa distorsione e "ombra delle microonde" [Fonte:New York Times]. Funziona anche per una sola lunghezza d'onda della luce a microonde.
Per ottenere il loro effetto di occultamento, il team di Duke ha utilizzato una classe di materiali relativamente nuova chiamata metamateriali . Le proprietà dei metamateriali si basano sulla loro struttura piuttosto che sulla loro chimica. Per il dispositivo di occultamento, i ricercatori hanno realizzato costruzioni simili a mosaici con fogli di fibra di vetro stampati con anelli di filo metallico, in qualche modo simile a un circuito stampato. La disposizione dei fili di rame determina il modo in cui interagisce con i campi elettromagnetici. Il vantaggio unico dei metamateriali è che possono essere utilizzati per creare oggetti con caratteristiche elettromagnetiche che non possono essere trovate nel mondo naturale.
La chiave per il dispositivo di occultamento sta sfruttando un concetto noto come il indice di rifrazione . indice di rifrazione di un oggetto, o indice di rifrazione , determina quanta luce si piega quando la attraversa. La maggior parte degli oggetti ha un indice di rifrazione uniforme in tutto, quindi la luce si piega solo quando attraversa il confine nel materiale. Ciò si verifica, Per esempio, quando la luce passa dall'aria all'acqua.
Se l'indice di rifrazione di un materiale è maggiore di 1, fa sì che la luce si pieghi verso l'interno. Ecco alcuni indici di rifrazione per materiali comuni:
I metamateriali vengono utilizzati per creare oggetti con indici di rifrazione compresi tra zero e 1. Il team di Duke ha utilizzato i metamateriali per rendere il loro dispositivo di occultamento con indici di rifrazione che variano gradualmente - da 1 all'esterno del dispositivo, decrescente a zero al centro. Il risultato è che la luce a microonde si piega leggermente attorno al dispositivo ed è in grado di riformarsi dall'altra parte, anche se con qualche distorsione rilevabile.
Mentre i metamateriali e l'occultamento sono tecnologie entusiasmanti, hanno molti limiti. Esaminiamone alcuni nella pagina successiva.
Il dispositivo di occultamento Duke maschera solo un oggetto da una lunghezza d'onda della luce a microonde. Immagine per gentile concessione del Dr. David R. Smith Ci sono state alcune controversie su alcuni dei concetti scientifici associati ai metamateriali e all'occultamento. La gente si è anche chiesta se un mantello dell'invisibilità sia davvero una possibilità. Diversi anni fa, alcuni scienziati hanno affermato che era possibile realizzare metamateriali con a negativo indice di rifrazione. Inizialmente, molti esperti sostenevano che un indice di rifrazione negativo fosse contrario alle leggi della fisica, ma la maggior parte ora accetta che sia possibile. Comunque, si era dimostrato difficile realizzare metamateriali a rifrazione negativa per la luce visibile (sono stati condotti esperimenti di rifrazione negativa con metamateriali che influenzano la luce a microonde). di rifrazione per la luce visibile.
Però, c'è ancora molto lavoro da fare prima che venga sviluppato un mantello funzionante per più di una lunghezza d'onda dello spettro visibile, molto meno del tipo visto nei film di fantascienza. Al momento, realizzare un dispositivo che funzioni su Tutti lunghezze d'onda della luce visibile è al di là delle capacità degli scienziati. Inoltre, non sanno ancora se è possibile nascondere più lunghezze d'onda contemporaneamente.
Il problema deriva dal rame utilizzato sui metamateriali. Il rame deve essere più piccolo della lunghezza d'onda della luce che sta influenzando. Con microonde, è semplice, poiché le microonde utilizzate alla Duke erano lunghe poco più di 3 centimetri. Gli anelli di rame di quel dispositivo di occultamento erano di circa 3 millimetri. Ma la luce visibile va da 400 nanometri a 700 nanometri, migliaia di volte più piccole delle microonde. Gli anelli di rame per quei metamateriali dovrebbero essere lunghi da 40 a 70 nanometri. Tali metamateriali potrebbero trarre vantaggio dai futuri sviluppi della nanotecnologia.
Sebbene il dispositivo di occultamento della squadra di Duke abbia chiaramente i suoi limiti, il potenziale per la tecnologia e per i metamateriali è enorme. Il dottor Smith ha evitato di fare grandi dichiarazioni su quando potrebbe essere realizzato un dispositivo di occultamento più sofisticato, ma qui ci sono alcune possibilità future che gli scienziati hanno proposto:
Se una completa invisibilità è lontana decenni o semplicemente impossibile, un'altra possibilità sembra intrigante, e non è diverso da quello che abbiamo visto in alcuni film. Potrebbe essere possibile in futuro creare una sorta di dispositivo di occultamento graduale, in cui ogni colore dello spettro della luce visibile è ammantato per una frazione di secondo. Se realizzato a velocità sufficiente, un oggetto sembrerebbe probabilmente traslucido, anche se non del tutto invisibile. Pensa al cattivo alieno nei film "Predator", che è appena percettibile quando si muove, ma per il resto è essenzialmente invisibile.
Finalmente, c'è un altro fattore che limita gli usi di un dispositivo di occultamento che gli scienziati dicono che molte persone non considerano. Le persone all'interno di un'area nascosta non sarebbero in grado di vedere fuori perché tutta la luce visibile si piegherebbe intorno al punto in cui sono posizionate. sarebbero invisibili, ma sarebbero ciechi, pure.
Per ulteriori informazioni sui mantelli dell'invisibilità e argomenti correlati, si prega di controllare i link nella pagina successiva.
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Fonti
