Harry's onzichtbaarheidsmantel wordt metaparaplu

Harry Potter kon van onder zijn tovermantel gluren zonder gezien te worden. Bestaat niet, dachten fysici. Kan toch wel, blijkt nu....

Martijn van Calmthout

Dat er in de films over tovenaarsleerling Harry Potter dingen gebeuren die niet kunnen, zal wetenschappers doorgaans een zorg zijn. Er is één uitzondering: de onzichtbaarheidsmantel die Harry nu en dan gebruikt om rond te sluipen en anderen te begluren. Van buitenaf ziet de kijker hooguit de achtergrond een beetje rimpelen, alsof er water overheen golft. Harry zelf ziet de omgeving door zijn mantel heen, ongeveer als door vitrages.

Vooral over dat laatste hebben fysici zich vrolijk gemaakt. Sinds een paar jaar, en vooral dankzij het werk van de Britse theoreticus John Pendry, kunnen ze zich voorstellen dat een object door een omhulling van zogeheten meta-materialen tegen de achtergrond onzichtbaar kan worden.

Maar één ding kon zeker niet, dachten ze: door zo'n omhulling naar buiten kijken. Het proces dat aan de buitenkant licht van het object laat afglijden, doet dat aan de binnenkant namelijk ook.

Voordie fysici staat er binnenkort een interessant artikel van onderzoekers Yun Lai en Che Ting Chan van de Hongkong Universiteit in Kowloon in het vakblad Physical Review Letters . Als Harry een slimme paraplu van metamateriaal heeft, blijkt uit hun berekeningen die al als pre-print op internet circuleren, is hij onzichtbaar en kan hij toch de wereld zien.

Metamaterialen reageren op een merkwaardige manier op licht dat erop valt. Licht is een elektromagnetische trilling. Als die op een object valt, gaat de trilling een interactie aan met de elektronen aan de buitenkant van het materiaal. Afhankelijk van het soort materiaal, en de structuur, wordt een deel van die trillingen weer uitgezonden als licht. Dat licht is wat de toeschouwer ziet van een object.

Metamaterialen reflecteren elektromagnetische golven niet als een normaal materiaal, maar vormen zelf een actieve zender en geleider.

Daardoor kunnen ze licht dat aan de ene kant op een omhuld object valt, omleiden naar de achterkant en daar weer uitzenden. Op die manier ziet een waarnemer de achtergrond van het object, ook op de plek waar het object die normaal afdekt. Dat begint in de buurt van onzichtbaarheid te komen.

Voor radiogolven zijn experimentele metamaterialen gemaakt die eruitzien als een soort maliënkolder van koperen c-ringen, staafjes en plaatjes. Voor zichtbaar licht wordt geëxperimenteerd met metaal houdende nanomaterialen.

Een cilinder van metamariaal leidt voor en achter het object inderdaad tot identieke elektromagnetische golffronten.

Maar uit dezelfde simulaties blijkt ook dat het in zo’n cilinder stikdonker zal zijn, omdat er geen enkel licht in kan doordringen. In die zin ziet Harry Potter dus niets van zijn omgeving.

Maar er zijn meer manieren om een object met metamaterialen onzichtbaar te maken, ontdekten Yun Lain en collega’s in Hongkong. In sommige gevallen blijkt dat golffronten voor en achter een tafereel ook identiek zijn als er een cilinder metamateriaal net naast een object wordt geplaatst.

Die cilinder moet blijkens de simulaties wel op een speciale manier een afspiegeling zijn van het te verbergen object. Een soort anti-object, noemt onderzoeker Yun Lai het.

Uit de simulaties blijkt dan ook dat de lichtgolven uit de omgeving het verborgen object gewoon bereiken. Nu kan Harry Potter dus wel om zich heen kijken, en veel beter zelfs dan door de grijze voile die de filmmakers zich erbij voorstellen.

Veel van het werk aan onzichtbaarheid met metamaterialen wordt de laatste jaren door militaire interesses voortgejaagd. Zichtbaar licht is daarbij niet de belangrijkste zorg, alles draait om onzichtbaarheid voor radar van vliegtuigen of schepen.

Dat is een relatief eenvoudig probleem, omdat het om elektromagnetische golven in een beperkt golflengtegebied gaat. Het werk uit Hongkong sluit daar wonderwel op aan. Uit de berekeningen blijkt namelijk ook dat de metaparaplutruc maar voor één golflengte tegelijk werkt.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden