Esfera invisível manipula luz e expande o espaço

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Um estudante de graduação húngaro resolveu um dos maiores desafios que pesquisadores de todo o mundo vinham enfrentando no projeto de metamateriais e mantos da invisibilidade.

Esfera invisível manipula luz e expande o espaço

 

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/08/2011

 

Esfera invisível manipula luz e expande o espaço

A esfera invisível é um mecanismo que expande um único ponto (azul) no espaço virtual, estendendo-se por uma região do espaço físico e cobrindo o que estiver nele.[Imagem: Perczel et al./IOP]

 

Esfera da invisibilidade

 

O húngaro Janos Perczel, trabalhando na Universidade de St.Andrews, no Reino Unido, superou um dos maiores desafios para a fabricação de um manto da invisibilidade mais prático do que os feitos até agora.

 

Perczel otimizou o enfoque tradicional baseado em metamateriais adicionando um dispositivo óptico que não apenas se mantém também invisível, como tem a capacidade para diminuir a velocidade da luz.

Esse dispositivo óptico, que Perczel chamou de “esfera invisível”, diminui a velocidade de toda a luz que se aproxima do objeto a ser camuflado.

Isto significa que não é mais necessário acelerar os raios de luz ao redor dos objetos a serem camuflados, uma exigência que vem limitando os mantos da invisibilidade a trabalharem com apenas uma faixa do espectro visível.

Camuflagem de objetos em movimento

O esquema da esfera invisível abre a possibilidade de que mantos da invisibilidade camuflem objetos que estejam se movendo, tendo atrás de si um plano de fundo em constante mutação.

Até agora, as camuflagens alteram a velocidade da luz para que ela se “curve”, contornando o objeto que deve ficar escondido – de forma parecida com a água de um riacho contornando uma pedra.

Passado o “obstáculo”, a luz retoma sua rota original, fazendo parecer a um observador que o objeto não está lá.

Esfera invisível manipula luz e expande o espaço

O mecanismo equivale a uma expansão do espaço. A região em formato de olho (A) é expandida em um plano virtual infinito (B). A região azul em (A) é esticada para “completar” o plano superior que “perdeu” a região vermelha (B). Um raio de luz propagando-se diretamente pela reta amarela em (B) terá na verdade que seguir a linha amarela mais longa, que circula o olho no plano (A). [Imagem: Perczel et al./IOP]

Como as condições para aceleração da luz são muito restritas, isso limita a funcionalidade das camuflagens, que só funcionam para um faixa de comprimentos de onda – para uma determinada cor.

Ou seja, o truque vai funcionar se o espião que quer se camuflar aceitar ficar totalmente imóvel. Tão logo ele se mova, a cena fica distorcida, revelando ao observador que algo está escondido ali.

Expansão do espaço

Invertendo a abordagem – usando a esfera invisível para desacelerar a luz – torna-se possível construir mantos da invisibilidade que funcionem para todas as cores, o que permitirá que o espião caminhe à vontade, sem se denunciar.

A “esfera invisível” não é um objeto físico, mas um mecanismo que expande um único ponto de um espaço virtual, fazendo com que esse ponto “inche” e estenda-se por uma região do espaço físico – formando uma esfera – e cobrindo o que estiver nesse espaço físico.

Um raio de luz que seja cuidadosamente guiado ao redor dessa região invisível – usando o método tradicional dos metamateriais – parece ter passado pelo espaço vazio, tornando invisível a região “coberta” pela esfera.

De forma notável, Janos Perczel é um estudante de graduação, trabalhando no laboratório do renomado professor Ulf Leonhardt, que criou o microscópio óptico 3D e demonstrou a possibilidade da levitação quântica em nanoescala. Foi também ele que descobriu a possibilidade de fabricação de uma lente perfeita, idealizada em 1850.

Bibliografia:

Invisibility cloaking without superluminal propagation
Janos Perczel, Tomás Tyc, Ulf Leonhardt
New Journal of Physics
8 August 2011
Vol.: 13 (2011) 083007
DOI: 10.1088/1367-2630/13/8/083007

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