Невидимість - як і подорож у часі, телепортація, левітація і надшвидкість - є предметом обговорення наукової фантастики з самого її появи. Серед найвідоміших прикладів - та невидимість, яку використовували ромуланци в «Зоряному шляху», Гаррі Поттер за допомогою плаща і Фродо, щоб пробратися в Мордор. Сотні, якщо не тисячі згадок невидимості зустрічаються в книгах і фільмах. Протягом багатьох років вчені придумували цікаві способи, щоб приховати об'єкти з поля зору, тільки ось процес в цих випадках був куди складніше, ніж демонструє наукова фантастика.
Перш ніж ми зможемо поговорити про, так би мовити, науковому плащі-невидимці, нам потрібно зрозуміти відношення між світлом і фізичними об'єктами. Вірте чи ні, але це ставлення досить просте. Коли ми дивимося на що-небудь - будь це яблуко або машина - то, що ми бачимо, зводиться до довжини хвилі світла, який відображає і поглинає об'єкт.
У випадку з Сонцем, скажімо, його білий колір пов'язаний з тим, що він поглинає всі довжини хвиль світла. Проте, з місця в кар'єр, більшість людей скаже, що Сонце насправді жовте (але це вже зовсім інша). З огляду на це, було б незайвим запитати, чи можна зробити так, щоб приховати справжній колір об'єкта або взагалі зробити його невидимим?
Відповідь куди цікавіше, ніж здається на перший погляд: можна. Нещодавно французькі вчені оголосили, що знайшли спосіб маніпулювати світлом таким чином, що крихітний непрозорий об'єкт буде абсолютно прозорим для людського ока. Хоча звучить просто, насправді все набагато складніше.
Як це працює?
Методика, яку використовують вчені, заснована на квантових ефектах. Такі речі, як релєєвськоє розсіювання, навчили нас, що частинки світла живуть бурхливим життям, раз у раз стикаючись з цим і тим шляхом через простір-час. Коли вони вступають в контакт з молекулами і іншими частинками матерії, їх складові частини, тобто фотони, відскакують в різних напрямках під дивними кутами. Інші труднощі виникають, коли ми додаємо додаткові взаємодіючі атоми або молекули в рівняння. В такому середовищі вони називаються квантовими випромінювачами, і вони надзвичайно важливі для багатообіцяючою області квантових технологій.
Коли одне джерело світла вступає в контакт з іншим випромінювачем, світло відскакує і демонструє зміни в електромагнітному полі, що призводять до розсіювання фотонів, що генерують ще більш складні хвильові патерни. Ще потрібно не забути про диполь - чи квантових випромінювачів з позитивною і негативною стороною. Ця особливість, яка є результатом того, що випромінювач має нерівномірно розподіленими електронами, може мати серйозний вплив на електромагнітне поле. Електромагнітне поле кожного випромінювача має важливе значення.
В кінцевому підсумку все це часто породжує те, що називається диполь-дипольними взаємодіями: комбінацією речей, які інтенсивно розсіюють світло. І, як показали дослідження, цей ефект можна використовувати з метою маніпулювання віддзеркаленням світла від поверхні.
Квантовий випромінювач (представлений у вигляді блакитного диска) взаємодіє з електромагнітним полем. Фізики використовували диполь-дипольні взаємодії в таких квантових випромінювачів, щоб зробити непрозорі об'єкти прозорими.
Більш конкретно, вчені використовують нову техніку під назвою DIET (диполь-індукована електромагнітна прозорість), щоб запобігти отскаківаніе світла від поверхні і відображення певної довжини хвилі, що по суті робить об'єкт прозорим у видимому діапазоні.
До чого це призведе?
Вся сіль роботи в тому, що вченим потрібно повторити свій успіх на прикладі об'єкта більшого, ніж два атома в поперечнику (для довідки, це надзвичайно мало, якщо порівнювати з макромасштабі того світу, в якому ми живемо). Проте вони впевнені, що не тільки зможуть зробити це з великими об'єктами, але і обдурити наші очі, не тільки зробивши об'єкт невидимим, але і пофарбувавши його в інший колір взагалі.
Їх робота також проливає світло (буквально) на способи, якими ми можемо сильно уповільнити світло або взагалі заморозити його. У першому випадку це робиться шляхом зміни траєкторії фотонів за рахунок взаємодії частинок з середовищем. Переваги такого прориву занадто численні, щоб їх перераховувати, але безумовно - попереду чекає ще багато роботи.
«В даний час наша мета полягає в тому, щоб перенести DIET на багаторівневу атомарному або молекулярну систему, - говорить Харрон. - Кожен випромінювач буде вести себе як ряд коливальних диполів, таким чином відкриваючи ряд вікон прозорості, що дозволить нам вести більш гнучку стратегію [маніпуляцій] ».
Також вчені вивчають методи уповільнення світла на основі своїх напрацювань.