Le dispositif de camouflage Duke comprend un groupe de cercles concentriques. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Dr David R. Smith Parmi les nombreux tropes trouvés dans la science-fiction et la fantasy, peu sont plus populaires que le dispositif de camouflage. Dans le monde réel, les scientifiques se sont depuis longtemps engagés dans des recherches qui amélioreraient au moins la technologie de camouflage, dissimuler les aéronefs au radar ou approfondir nos connaissances sur le fonctionnement des ondes lumineuses et électromagnétiques. En 2006, un groupe de scientifiques de l'Université Duke a fait la démonstration d'un dispositif de dissimulation simplifié. En octobre 2006, une équipe de recherche de Duke, dirigé par le Dr David R. Smith, a publié une étude dans la revue "Science" décrivant un dispositif de dissimulation simplifié. Alors que leur appareil ne masquait un objet que d'une longueur d'onde de lumière micro-ondes, il fournit plus d'informations qui nous aideront à déterminer si un dispositif de dissimulation réel est possible.
Ce dispositif de dissimulation était composé d'un groupe de cercles concentriques avec un cylindre au milieu, où un objet pourrait être placé. Lorsque les chercheurs ont dirigé la lumière micro-ondes vers l'appareil, la vague s'est fendue, circulant autour de l'appareil et rejoignant de l'autre côté. Dave Schurig, un chercheur de l'équipe du Dr Smith, a comparé l'effet à « l'eau d'une rivière s'écoulant autour d'un rocher lisse » [Source :Duke University]. Tout ce qui est placé à l'intérieur du cylindre est masqué , ou effectivement invisible à la lumière micro-ondes.
L'appareil n'est pas parfait. Cela crée une certaine distorsion et "l'ombrage des micro-ondes" [Source :New York Times]. Il fonctionne également pour une seule longueur d'onde de lumière micro-ondes.
Pour obtenir leur effet de camouflage, l'équipe Duke a utilisé une classe de matériaux relativement nouvelle appelée métamatériaux . Les propriétés des métamatériaux sont basées sur leur structure plutôt que sur leur chimie. Pour le dispositif d'occultation, les chercheurs ont réalisé des constructions en mosaïque à partir de feuilles de fibre de verre estampées de boucles de fil de fer, un peu semblable à un circuit imprimé. La disposition des fils de cuivre détermine la façon dont il interagit avec les champs électromagnétiques. L'avantage unique des métamatériaux est qu'ils peuvent être utilisés pour créer des objets avec des caractéristiques électromagnétiques qui ne peuvent pas être trouvées dans le monde naturel.
La clé du dispositif de camouflage est de tirer parti d'un concept connu sous le nom de index de réfraction . L'indice de réfraction d'un objet, ou indice de réfraction , détermine la quantité de lumière qui se courbe lorsqu'elle le traverse. La plupart des objets ont un indice de réfraction uniforme partout, donc la lumière ne se plie que lorsqu'elle traverse la frontière dans le matériau. Cela se produit, par exemple, lorsque la lumière passe de l'air à l'eau.
Si l'indice de réfraction d'un matériau est supérieur à 1, il fait que la lumière se plie vers l'intérieur. Voici quelques indices de réfraction pour les matériaux courants :
Les métamatériaux sont utilisés pour fabriquer des objets avec des indices de réfraction compris entre zéro et 1. L'équipe Duke a utilisé des métamatériaux pour que leur dispositif de dissimulation ait des indices de réfraction variant progressivement - de 1 à l'extérieur de l'appareil, décroissant jusqu'à zéro au centre. Le résultat est que la lumière micro-ondes se plie subtilement autour de l'appareil et est capable de se reformer de l'autre côté, mais avec une certaine distorsion détectable.
Alors que les métamatériaux et le camouflage sont des technologies passionnantes, ils ont de nombreuses limitations. Passons en revue certains d'entre eux à la page suivante.
Le dispositif de dissimulation Duke ne masque qu'un objet à partir d'une longueur d'onde de lumière micro-ondes. Image reproduite avec l'aimable autorisation du Dr David R. Smith Il y a eu une certaine controverse autour de certains des concepts scientifiques associés aux métamatériaux et à l'occultation. Les gens se sont également demandé si une cape d'invisibilité était vraiment une possibilité. Il y a plusieurs années, certains scientifiques ont affirmé qu'il était possible de fabriquer des métamatériaux avec un négatif index de réfraction. Initialement, de nombreux experts ont affirmé qu'un indice de réfraction négatif était contraire aux lois de la physique, mais la plupart acceptent maintenant que c'est possible. Toutefois, il s'était avéré difficile de fabriquer des métamatériaux de réfraction négative pour la lumière visible (des expériences de réfraction négative avaient été faites avec des métamatériaux affectant la lumière micro-ondes.) Mais cette année, des scientifiques de l'université allemande de Karlsruhe et du laboratoire Ames dans l'Iowa ont pu produire des métamatériaux avec un indice négatif de réfraction pour la lumière visible.
Cependant, il y a encore beaucoup de travail à faire avant qu'une cape de travail ne soit développée pour plus d'une longueur d'onde du spectre visible, encore moins le genre vu dans les films de science-fiction. À l'heure actuelle, faire un appareil qui fonctionne sur tous longueurs d'onde de la lumière visible dépasse les capacités des scientifiques. Ils ne savent pas non plus s'il est même possible de masquer plusieurs longueurs d'onde simultanément.
Le problème vient du cuivre utilisé sur les métamatériaux. Le cuivre doit être plus petit que la longueur d'onde de la lumière qu'il affecte. Avec des micro-ondes, c'est simple, puisque les micro-ondes utilisées à Duke faisaient un peu plus de 3 centimètres de long. Les boucles en cuivre de cet appareil de camouflage faisaient environ 3 millimètres. Mais la lumière visible est de 400 nanomètres à 700 nanomètres, des milliers de fois plus petit que les micro-ondes. Les boucles de cuivre pour ces métamatériaux devraient avoir une longueur d'environ 40 à 70 nanomètres. Ces métamatériaux pourraient bénéficier des développements futurs de la nanotechnologie.
Alors que le dispositif de dissimulation de l'équipe Duke a clairement ses limites, le potentiel de la technologie et des métamatériaux est énorme. Le Dr Smith a évité de faire de grandes déclarations sur le moment où un dispositif de dissimulation plus sophistiqué pourrait être fabriqué, mais voici quelques possibilités futures proposées par les scientifiques :
Si une invisibilité complète est dans des décennies ou tout simplement impossible, une autre possibilité semble intrigante, et ce n'est pas différent de ce que nous avons vu dans certains films. Il sera peut-être possible à l'avenir de créer une sorte de dispositif de masquage progressif, dans lequel chaque couleur du spectre de la lumière visible est masquée pendant une fraction de seconde. S'il est accompli à une vitesse suffisante, un objet semblerait probablement translucide, mais pas tout à fait invisible. Pensez au méchant extraterrestre dans les films "Predator", qui est à peine perceptible lorsqu'il bouge mais qui est par ailleurs essentiellement invisible.
Finalement, il y a un autre facteur qui limite l'utilisation d'un dispositif de dissimulation que les scientifiques disent que beaucoup de gens ne considèrent pas. Les personnes à l'intérieur d'une zone masquée ne pourraient pas voir car toute la lumière visible se courberait autour de l'endroit où elles sont positionnées. Ils seraient invisibles, mais ils seraient aveugles, trop.
Pour plus d'informations sur les capes d'invisibilité et les sujets connexes, veuillez consulter les liens sur la page suivante.
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Sources
