Un mantello dell'invisibilità con un interruttore on-off

I primi mantelli dell'invisibilità sono apparsi circa dieci anni fa. Da allora, la teoria alla base di questi dispositivi e la tecnologia utilizzata per implementarli si è sviluppata a un ritmo mozzafiato.

Abbiamo esaminato modi per realizzare mantelli ottici, mantelli autoassemblanti e persino esaminato 'mantelli illusori' che fanno sembrare una cosa simile a un'altra.

Oggi, Darran Milne e Natalia Korolkova dell'Università di St Andrews in Scozia delineano un'altra idea. Questi ragazzi hanno scoperto come realizzare un mantello dell'invisibilità ottica che puoi accendere e spegnere.

Ciò che lo rende possibile è un processo noto come trasparenza indotta elettromagneticamente, un fenomeno in cui alcuni materiali diventano trasparenti quando vengono colpiti dalla luce di due laser accuratamente sintonizzati.

Funziona per materiali con atomi che possono esistere in tre diversi stati elettronici, diciamo a, b e, il più alto, c. L'idea qui è che il primo raggio laser viene assorbito dal materiale perché eccita gli elettroni dallo stato a allo stato c. Anche il secondo laser viene assorbito perché eccita gli elettroni dallo stato b allo stato c.

Se le frequenze dei laser sono vicine tra loro, possono essere sintonizzate in modo da farle interferire in modo distruttivo. E quando ciò accade, la loro capacità di eccitare gli elettroni si annulla.

Quando ciò accade, i fotoni laser passano improvvisamente attraverso il materiale senza impedimenti, a volte a velocità drasticamente ridotte (che è il modo in cui vengono eseguiti gli esperimenti che bloccano la luce).

Questo effetto ha diverse applicazioni. I fisici lo hanno recentemente utilizzato per creare lenti indotte elettromagneticamente in cui l'indice di rifrazione di un materiale viene modificato in modo da focalizzare la luce.

Inoltre, altri fisici hanno mostrato come lo stesso effetto potrebbe essere utilizzato per rendere negativo l'indice di rifrazione di un materiale.

Questo tipo di manipolazione dell'indice di rifrazione è esattamente ciò che è necessario per un mantello dell'invisibilità perché deve dirigere la luce attorno a un oggetto, dando l'impressione che non ci sia.

Il problema, tuttavia, è che sebbene tutto ciò sia possibile in teoria con la trasparenza indotta elettromagneticamente, i cambiamenti estremi dell'indice di rifrazione non sono stati possibili in pratica.

Ora Milne e Korolkova hanno scoperto come farlo. Il loro trucco consiste nell'usare atomi che possono esistere in cinque stati elettronici anziché tre. Ciò consente un ulteriore controllo sull'indice di rifrazione chiamato cross-coupling magnetoelettrico.

La linea di fondo è che ciò consente a un campo magnetico esterno di modulare la variazione dell'indice di rifrazione. Di conseguenza, è possibile guidare la luce posizionando il materiale in un campo che varia nel modo richiesto.

Un tale materiale dovrebbe essere semplice da realizzare drogando un cristallo con gli atomi richiesti, dicono Milne e Korolkova.

Anche ancora, il nuovo materiale avrà importanti limitazioni. Ad esempio, la manipolazione dell'indice di rifrazione è sufficiente solo per una certa classe speciale di mantello dell'invisibilità chiamato mantello a tappeto. Questi mascherano solo un oggetto su una superficie ma non possono occultare un oggetto nello spazio libero (almeno non ancora).

Il grande vantaggio di questa tecnica è che rende i mantelli molto più semplici da realizzare. I mantelli convenzionali devono essere progettati su scala nanometrica in modo da piegare la luce nel modo richiesto.

Al contrario, un mantello elettromagneticamente indotto verrebbe realizzato come qualsiasi altro materiale drogato e semplicemente posto in un campo magnetico modellato nel modo richiesto. Questo, ovviamente, può essere attivato e disattivato con il semplice tocco di un interruttore.

La tecnica molto più semplice della trasparenza indotta elettromagneticamente può essere utilizzata per ottenere un parziale occultamento del tappeto alle frequenze ottiche in vapori atomici o solidi, affermano Milne e Korolkova, che come teorici, ora devono aspettare che qualcuno abbia una crepa nel realizzare uno dei questi dispositivi. Una dimostrazione pratica sarebbe un altro interessante progresso nella tecnologia di occultamento.

Dobbiamo ancora vedere applicazioni commercialmente valide per il cloaking, ma a questo ritmo di sviluppo, non dovremo aspettare ancora molto.

Rif: arxiv.org/abs/1206.3944 : Mantello dell'invisibilità indotto elettromagneticamente

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