Echte onzichtbaarheid zal misschien wel nooit tot de mogelijkheden behoren :'(

Technici van de Universiteit van Texas hebben de fundamentele beperkingen van de elektromagnetische onzichtbaarheidsmantels onderzocht. Deze mantels maken objecten onzichtbaar door licht te manipuleren.

Het werk van de groep, dat staat beschreven in de nieuwste uitgave van Optica, bevestigt dat het inderdaad mogelijk is om een object perfect te verbergen voor een beperkt aantal golflengtes van het elektromagnetisch spectrum, maar nooit voor allemaal tegelijk. Dat is een significante beperking.

Onzichtbaarheidsmantels spreken tot de verbeelding en onderzoek wordt daarom ontzettend gehypet. Maar het idee bleef materiaal voor sciencefictionfilms, tot in de jaren 90 metamaterialen werden uitgevonden. Ineens was het mogelijk om de fysieke eigenschappen van natuurlijke materialen te veranderen waardoor die totaal nieuwe eigenschappen kregen.

Een studie die afgelopen najaar werd gepubliceerd in Science, beschrijft bijvoorbeeld een materiaal waarmee objecten met verschillende vormen onzichtbaar gemaakt kunnen worden. Bovendien is fabricage gemakkelijk en op grote schaal mogelijk waarmee de onzichtbaarheidsmantel eindelijk geen droom meer leek.

Het fundamentele idee achter een onzichtbaarheidsmantel is duidelijk. Objecten zijn zichtbaar door het licht dat het object treft. Door de verschillende frequenties waarmee het licht terugkaatst, wordt het object zichtbaar. Die interactie tussen het zichtbare ding, en het licht, maakt dat wij het ding überhaupt kunnen zien. Het doel van de onzichtbaarheidsmantel is dus om die interactie te verstoren.

Dat is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Om een object te verbergen moet de mantel heel precies om het object passen, zodat het licht nergens meer op kan reflecteren.

Hoe naadloos de mantel het object kan inkapselen hangt bovendien af van het object zelf. Een menselijk lichaam is moeilijker te bedekken dan een radioantenne. De onderzoeksgroep uit Texas doet nu onderzoek welke objecten mogelijkerwijs te verbergen zijn met de laatste techniek. De vuistregel is dat hoe groter een object is, en hoe meer licht het reflecteert, hoe meer verstoring er optreedt in de lichtfrequenties om het object heen. Hoe meer verstoring er is, hoe meer de mantel dit moet tegenwerken om het object te verbergen. Denk bijvoorbeeld aan hoe een snaar van een viool de andere snaren doet trillen, en hoe het houtwerk meezingt met de klanken - al die opschudding moet op de een of andere manier teniet worden gedaan.

De complexiteit van dit alles is zo gigantisch dat de onderzoekers tegen wiskundige beperkingen aanlopen. "Onze resultaten bevestigen uiteindelijk dat het verbergen van macroscopische objecten – dus het compleet onderdrukken van lichtreflectie – onmogelijk is met passieve technologie," concludeert het artikel. In andere woorden: je kunt een onzichtbaarheidsmantel niet dragen als cape en verwachten dat je onzichtbaar wordt. (Zie bijvoorbeeld eerder onderzoek van de Universiteit van Texas waaruit bleek dat onzichtbaarheidsmantels objecten soms juist beter zichtbaar maakten.)

Dat betekent dat we voorlopig nog niet hoeven wachten op verbergingstechnologie voor mensen. Er zijn wel andere methodes die vallen onder de zogenoemde 'actieve technologie'. Zo zou een mens bijvoorbeeld actief verborgen kunnen worden door een camera te bevestigen die alles achter het proefpersoon voor naar voren projecteert.

Dat klinkt misschien iets minder spannend dan een cape. Bovendien komt actieve technologie die zelf licht produceert ook door de relativiteitstheorie van Einstein in de problemen. De snelheid van het licht is constant. Wanneer licht een geforceerde omweg moet nemen om een verborgen object heen, dan bereikt het licht de toeschouwer net wat later dan het licht uit de camera. Dat kan vreemde onregelmatigheden opleveren waardoor de onzichtbaarheid niet totaal is.

Het is een vreselijk iets dat spotgoedkope onzichtbaarheismantels voor mensen waarschijnlijk voor altijd onmogelijk zal blijven, al is het misschien maar goed dat ze nooit massaal bij H&M te koop zullen zijn. Stel je voor, de absolute waanzin na een uitverkoop.