Zaterdag 12/06/2021

Sciencefiction

Onzichtbaarheid: niet langer een Harry Potter-fantasie

Daniel Radcliffe als Harry Potter. Beeld ap
Daniel Radcliffe als Harry Potter.Beeld ap

Wat ooit als een absurd idee werd afgeschreven, ligt vandaag stilaan binnen wetenschappelijk handbereik: objecten onzichtbaar maken. Alleen is de Harry Potter-cape vervangen door realistische toepassingen, van efficiëntere zonnepanelen tot een schild tegen aardbevingen, waarmee in Frankrijk wordt geëxperimenteerd.

"Magie is gewoon wetenschap die we nog niet begrijpen", zei de bekende sciencefictionschrijver Arthur C. Clarke ooit. Wetenschappers met een boontje voor Harry Potter hebben dat citaat de laatste jaren ter harte genomen. Over heel de wereld worden de geheimen van de befaamde onzichtbaarheidsmantel uit de boeken van J.K. Rowling ontrafeld.

Meer zelfs, in sommige gevallen staat de techniek om objecten onzichtbaar te maken al vrij ver. Zo slaagden Aziatische wetenschappers er al in om katten, vissen en vlinders vrij overtuigend aan het gezichtsveld te onttrekken. In 2015 ontwierp een team van de Amerikaanse universiteit van Berkeley effectief een dunne mantel die zeer kleine 3D-objecten kan verbergen.

Metamaterialen

Voor ons brein weliswaar, want de objecten verdwijnen enkel optisch. Om die illusie te verklaren, is het concept van 'zichtbaarheid' een blik waard. "Lichtgolven die invallen op een object, worden deels gereflecteerd. Binnen het waarneembare spectrum zorgen die gereflecteerde golven voor het beeld op ons netvlies", legt doctoraatsstudente in de toegepaste fysica Lieve Lambrechts (VUB) uit. "De uitdaging van onzichtbaarheid is om die lichtgolven rond het object te laten afbuigen en terug te brengen op hun originele pad." Om zo bijvoorbeeld de muur te zien die zich achter een lichaam bevindt.

Een simpel idee, maar om dat gekromde pad te creëren, heb je materialen nodig met optische eigenschappen die je niet bij natuurlijke materialen kunt terugvinden. Het was evenwel wachten tot 1999 op de komst van dergelijke artificiële 'metamaterialen'.

In 2006 leidde dat tot de eerste ontwerpen van een 'cloaking device' door twee onafhankelijke onderzoeksgroepen. Er volgde een waar Harry Potter-effect, dat de aanzet gaf voor het ontstaan van een nieuw onderzoeksdomein – de transformatieoptica – en vooral een pak natte dromen: kunnen we straks in de winkelstraat terecht voor een onzichtbaarheidsmantel?

Volgens Lambrechts, die Brussels wetenschapsambassadrice is, staren we ons best niet blind op die scifi-perspectieven. "Het gaat vandaag eerder om kokers of sferen die een schil rond een object vormen, en er zitten best wat beperkingen vast aan het concept."

Omdat zichtbaar licht over een golflengte in de orde van nanometers beschikt, moeten de bouwstenen van de mantel extreem klein zijn. Niet evident. Bovendien is elke schil maar effectief voor een beperkt spectrum aan – lees: kleuren – en dus gebrekkig in een reële setting. "Er zullen sowieso altijd imperfecties blijven bestaan op ons netvlies", denkt Lambrechts. "Een beetje stof op een mantel is immers al voldoende om lichtgolven te doen reflecteren."

Aardbevingen en tsunami's

Toch zijn er volgens Lambrechts "spectaculaire toepassingen", die na jaren van fundamenteel onderzoek stilaan toe zijn aan commercialisering. Bij zonnepanelen bijvoorbeeld: "De draadjes die optisch gezien in de weg zitten van invallend licht, kunnen door zo'n mantel omzeild worden, met als resultaat een maximale energie-opname door de zonnecellen." Ook bij antennes zorgt zo'n mantel er al voor dat er minder storingen plaatsvinden.

"Verschillende andere soorten golven zijn onderhevig aan diezelfde wetten", vertelt Lambrechts. Denk aan akoestische golven (waardoor je een stille ruimte kun creëren), seismische golven (waardoor je gebouwen tegen aardbevingen kunt beschermen) of zelfs – jawel – oceaangolven (waardoor je een eiland kunt beschermen tegen een tsunami).

In Frankrijk wordt de eerste onzichtbaarheidsmantel om gebouwen te beschermen tegen aardbevingen nu al uitgetest. Dat is al een hele stap verder dan een passage in een fictief verhaal.

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234