Nærmer seg «usynlighetskappe»

Usynlighetsstudier viser seg å være et av årets viktigste vitenskapelige gjennombrudd. – Dette viser at teoriene stemmer, sier usynlighetskappas far til NRK.

Harry Potter

Harry Potter har ei usynlighetskappe som gjør ham i stand til å tilsynelatende forsvinne. Når får resten av verden mulighet til å prøve?

Foto: Filmweb

Innholdet som skulle vises her støttes dessverre ikke lenger.

Da Physicsworld.com kåra de ti viktigste vitenskapelige gjennombruddene i 2010, måtte lista omskrives i siste liten for å få inkludert to studier som kom i desember.

Begge handler om usynlighet. Begge hevder også å være langt nærmere den originale idéen om usynlighetskapper som vi kjenner fra filmer og bøker, enn alt som tidligere er blitt lagd.

«Teppekapper» lurer lyset

Sir John Pendry

- Jeg har alltid blitt tent av negativ brytningsindeks og det å snu opp ned på vedtatte fysiske lover, sier John Pendry til NRK.

Foto: Imperial College

Sir John Pendry er professor ved Imperial College i London, og kan sies å være grunnleggeren av dette forskningsfeltet. Han har bidratt til en av de nevnte studiene, og har i mange år jobba med en designteknologi som kan styre lys og andre elektriske og magnetiske felt dit man vil ha dem.

Allerede i 2008 lanserte han idéen om en såkalt carpet cloak (teppekappe). Denne skulle utvide de første usynlighetskappenes operasjonsområde - disse fungerte nemlig bare på mikrobølgelengdenivå.

Konseptet går ut på at anordninga blir plassert over et objekt som ligger på en reflekterende flate. Teppekappa reflekterer så lyset på en sånn måte at det virker som om det er flata objektet ligger på som kaster lyset tilbake - dermed virker objektet usynlig.

Problemet har hittil vært at dette bare har fungert på mikroskopskala, med objekter som har vært mindre enn 50 mikrometer.

Metamateriale er nøkkelen

For å komme videre i kampen for å gjøre ting usynlig, benytter Pendry seg av såkalt metamateriale, materialer med strukturer som ikke fins i naturen. Materialet er anisotropisk, som vil si at brytningsindeksen avhenger av hvordan lyset treffer det.

Når Pendry skal forklare brytningsindeks bruker han vann som eksempel.

– Vann har en annen brytningsindeks enn luft. Derfor ser det ut som om ei åre bøyer seg når du senker den ned i vannet. Hadde du senka den ned i ei væske med negativ brytningsindeks ville det sett ut som om den knakk tvert av og stakk opp av vannet igjen, forteller Pendry til NRK.

Hør mer om usynlighetskapper i Verdt å vite:

Både Pendrys gruppe og den andre gruppa som består av forskere ved Singapore-MIT Alliance for Research and Technology har brukt modifisert kalsitt som metamateriale.

Kalsitt er et av de vanligste mineralene i jordskorpa - billig og lett. Ved å modifisere selve strukturen i stoffet, kan dette brukes til å skjule objekter.

Slik fungerer usynlighetskappa

Den såkalte transformasjonsbaserte anisotropiske kappa til SMART-gruppa (region 1 og region 2) dekker det gule objektet. For øyet som ser på høyre side blir lyset (blå linje) reflektert fra objektet, men det virker som (stiplalinje) at det blir reflektert fra underlaget.

Foto: SMART

Både teknikken og materialene de to gruppene brukte i studiene sine var forbløffende like. Forskjellen var først og fremst at SMART-gruppa testa det i olje, mens Pendrys gruppe testa det i luft.

– En omvendt lupe

Pendry forklarer at teppekappa også kan ses på som en omvendt lupe, som forminsker objektet helt til det forsvinner.

– Dette kan gjøres på flere måter - det kan forminskes til noe tynt, et lite punkt, eller noe flatt.

Teknikken kan sammenlignes med å feie noe under et teppe, for så å få teppet til å se flatt ut - derav navnet.

Fortsatt sliter de med å få objekter av særlig størrelse til å forsvinne, men Pendry mener problemene er overkommelige, og at de nye studiene uansett viser at teorien er riktig.

Han tror likevel ikke at vi vil få se usynlighetskapper sånn som de virker i Harry Potter.

– De er fleksible, og man kan ha dem på seg. De vi lager vil nok være alt for tunge og lite hendige til det.