Zapomeňte na plášť pohádkových postav, který vás vymaže ze světa barev a tvarů – teoretičtí fyzikové z Velké Británie a Spojených států amerických vymysleli chytřejší způsob, jak udělat věci neviditelnými. Recept na neviditelnost zní takto: Věc je potřeba obklopit zvláštní látkou, tzv. metamateriálem, což je sloučenina s neobvyklými elektromagnetickými vlastnostmi. Podle vědců se světelné paprsky dopadající na metamateriál (modrý v obr.) ohnou kolem původního tělesa (umístěného uvnitř) a objeví se na druhé straně přesně ve stejném směru, jaký měly před tělesem. Ačkoliv se zatím jedná o teoretickou práci, vědci počítají s tím, že materiály takto důmyslně ohýbající radiové vlny spatří světlo světa do pěti let.

Co to jsou metamateriály?

Jsou to sloučeniny, jejichž struktura je tvořena “malými tyčkami” a “kovovými kroužky”. Volně v přírodě je nenajdete, jsou uměle strukturované a byly poprvé vyrobeny Davidem Smithem, působícím nyní na Duke University, a jeho kolegy v roce 2000. Čím jsou zvláštní? Mají záporný index lomu, což znamená, že ohýbají světlo v “opačném směru”, než je tomu v obvyklých materiálech. Navíc, elektromagnetické vlastnosti metamateriálů mohou být “laděny” přesným nastavením jejich struktury.

Jak to má fungovat?

John Pendry z Imperial College v Londýně, spolupracující se Smithem a kolegou Davidem Schurigem, nyní ukázal, jak by mohly metamateriály vést světlo okolo dutiny, aniž by do ní světlo vniklo. Každé těleso umístěné do dutiny v metamateriálu by potom bylo “skryto”, protože by ho světlo nemohlo zasáhnout, a bylo by tedy možné vidět za těleso, jako by tam vůbec nebylo! Všechny světelné paprsky, které přicházejí z jednoho směru, by se šířily kolem dutiny a potom by se znovu narovnaly, jako by jim nic nestálo v cestě. Všechno to může připomínat vodu v říčce proudící kolem balvanu.

Co se zjistilo z výpočtů?

Nové výpočty prováděné s využitím Maxwellových rovnic pomohly určit, jaké vlastnosti by musel metamateriál mít, aby odklonil světlo okolo dutiny. Aby se tak stalo, musí být material navržen tak, aby světlo putovalo relativně pomalu daleko od dutiny a rychleji v její blízkosti. Metamateriály umožňují, aby byly navrhnuty tak, že se index lomu – a odtud i rychlost světla – mění bod od bodu.

V jaké fázi je výzkum?

Ačkoliv nejnovější výsledky výzkumu jsou zatím jen výpočty, vědci věří, že bude prakticky možné navrhnout metamateriály tak, aby měly požadovanou různost rychlosti světla v různých místech. Dokonce by to nemělo být tak obtížné, jak by se mohlo zdát na první pohled, protože fyzikové už vědí, jak navrhnout metamateriály, které by měly takové vlastnosti pro radiové vlny. A radiové vlny, jak známo, jsou se světelnými příbuzné, patří totiž do rodiny elektromagnetického záření. Přístroje využívající výše popsaným způsobem radiové vlny by se mohly objevit do pěti let a měly by mít využití ve vojenské i civilní obraně a bezdrátové komunikaci.

Výzvy a naděje

“Tento výzkum ukazuje, jak hodně zmůžou elektromagnetické a optické přístroje, když prakticky neexistují omezení v elektromagnetických a optických vlastnostech, i když v praxi samozřejmě nějaká omezení vždycky jsou,” říká Ulf Leonhardt z University of St Andrews.

Zajímavé je, že nejnovější výpočty jsou inspirovány geometrií zakřiveného prostoru – disciplíny, která je jako doma v rukou badatelů v oblasti obecné relativity. “Máme tady příklad, kdy myšlenky z obecné relativity mohou prakticky posloužit v elektrickém a optickém inženýrství a v nanotechnologiích,” dodává Leonhardt.

David Schurig je také nadšen novou prací. “Máme nový základ pro návrhy zařízení, která interagují s elektromagnetickými vlnami,” říká. “Je nemožné představit si množství aplikací, které z toho všeho mohou vzejít.”

Zpracoval: RNDr. Vojtěch Žák, Ph.D.

Zdroj: http://physicsworld.com/cws/article/news/24975, Belle Dume, Physics Web.