Riesci a sentire il calore? A una termocamera, che misura la radiazione infrarossa, il calore che possiamo sentire è visibile, come il calore di un viaggiatore in un aeroporto con la febbre o il freddo di una finestra o di una porta che perde in inverno.

In un articolo pubblicato su Atti della Royal Society A:Matematica, Scienze fisiche e ingegneristiche , un gruppo internazionale di matematici e fisici applicati, tra cui Fernando Guevara Vasquez e Trent DeGiovanni dell'Università dello Utah, riportare un modo teorico di imitare oggetti termici o rendere gli oggetti invisibili alle misurazioni termiche. E non richiede un dispositivo di occultamento romulano o il mantello dell'invisibilità di Harry Potter.

Il metodo consente la regolazione fine del trasferimento di calore anche in situazioni in cui la temperatura cambia nel tempo, dicono i ricercatori. Un'applicazione potrebbe essere quella di isolare una parte che genera calore in un circuito (ad esempio, un alimentatore) per evitare che interferisca con parti sensibili al calore (ad esempio, una termocamera). Un'altra applicazione potrebbe essere nei processi industriali che richiedono un controllo accurato della temperatura sia nel tempo che nello spazio, ad esempio controllare il raffreddamento di un materiale in modo che si cristallizzi in un modo particolare.

I dispositivi di occultamento o invisibilità sono stati a lungo elementi di storie di fantasia, ma negli ultimi anni scienziati e ingegneri hanno esplorato come trasformare la fantascienza nella realtà. Un approccio, utilizzando metamateriali, piega la luce in modo da rendere invisibile un oggetto.

Proprio come i nostri occhi vedono gli oggetti se emettono o riflettono luce, una termocamera può vedere un oggetto se emette o riflette radiazioni infrarosse. In termini matematici, un oggetto potrebbe diventare invisibile a una termocamera se le fonti di calore posizionate attorno ad esso potessero simulare il trasferimento di calore come se l'oggetto non fosse presente.

La novità nell'approccio del team è che utilizzano pompe di calore anziché materiali appositamente realizzati per nascondere gli oggetti. Un semplice esempio domestico di pompa di calore è un frigorifero:per raffreddare i generi alimentari pompa calore dall'interno verso l'esterno. L'utilizzo di pompe di calore è molto più flessibile rispetto all'utilizzo di materiali realizzati con cura, dice Guevara. Per esempio, i ricercatori possono far apparire un oggetto o una fonte come un oggetto o una fonte completamente diversi. "Quindi, almeno dal punto di vista delle misurazioni termiche, "Guevara dice, "possono far apparire una mela come un'arancia."

I ricercatori hanno svolto il lavoro matematico necessario per dimostrare che, con un anello di pompe di calore intorno a un oggetto, è possibile nascondere termicamente un oggetto o imitare la firma termica di un oggetto diverso.

Il lavoro rimane teorico, Guevara dice, e le simulazioni presuppongono una sorgente puntiforme di calore "sondante" che si rifletterebbe o si piegherebbe attorno all'oggetto, l'equivalente termico di una torcia in una stanza buia.

La temperatura di quella sorgente di sondaggio deve essere conosciuta in anticipo, uno svantaggio del lavoro. Tuttavia, l'approccio è alla portata della tecnologia attuale utilizzando piccole pompe di calore chiamate elementi Peltier che trasportano il calore facendo passare una corrente elettrica attraverso una giunzione metallo-metallo. Gli elementi Peltier sono già ampiamente utilizzati nelle applicazioni consumer e industriali.

I ricercatori prevedono che il loro lavoro potrebbe essere utilizzato per controllare con precisione la temperatura di un oggetto nello spazio e nel tempo, che ha applicazioni nella protezione dei circuiti elettronici. I risultati, dicono i ricercatori, potrebbe essere applicato anche alla somministrazione accurata dei farmaci, poiché la matematica del trasferimento e della diffusione del calore è simile a quella del trasferimento e della diffusione dei farmaci. E, aggiungono, la matematica di come si comporta la luce nei mezzi diffusi come la nebbia potrebbe portare ad applicazioni anche nell'occultamento visivo.

Oltre a Guevara e De Giovanni, Maxence Cassier, Ricercatore CNRS presso l'Istituto Fresnel di Marsiglia, Francia e Sébastien Guenneau, ricercatore CNRS, UMI 2004 Abraham de Moivre-CNRS, Imperial College di Londra, Londra, Il Regno Unito è coautore dello studio.