Шапки-невидимки, делающие предметы и людей полностью невидимыми для любого наблюдателя и прибора, — удел народных сказок и фантастических романов. Но физики стараются претворить мечту в жизнь и изготавливают различные конструкции, скрывающие объекты, к примеру, от наблюдателя, смотрящего под определённым углом.

К сожалению, большинство достижений современных оптиков в области изготовления «шапок-невидимок» обладают одним существенным недостатком: такие конструкции умеют скрывать предметы лишь для каких-то определённых длин волн видимого излучения или микроволнового диапазона.

При этом на других частотах «невидимый» объект становится видимым. Учёные из Техасского университета попытались решить эту проблему.

«Концепция нашей новой "шапки-невидимки» представляет собой ультратонкую электронную систему, которая действительно сможет побить рекорды всех предыдущих изобретений", — говорит ведущий автор исследования Андреа Алу (Andrea Alu).

Основная часть работы физиков из Техасского университета заключалась в изучении предыдущих достижений в их области исследования. Первый прототип «невидимки» был представлен в 2006 году учёными из университета Дьюка в Северной Каролине. Этот объект представлял собой небольшой цилиндр из меди, который заставлял излучение огибать его, благодаря чему находящиеся внутри предметы становились невидимыми.

Большинство «невидимок» изготавливаются из так называемых метаматериалов — веществ с искусственно созданной периодической структурой, которая придаёт им самые необычные, порой не существующие в природе свойства. Но даже такие конструкции, скрывают предметы лишь от излучения с какой-то определённой длиной волны.

Рис. 1.

«Для других частот спрятанный объект будет то появляться, то исчезать, мигая, словно маяк», — объясняет Алу, который представил результаты своего исследования в статье, опубликованной в журнале Physical Review X.

Алу и его коллеги заострили внимание на трёх типах «пассивных» невидимок, не требующих электрического питания: плазмонный плащ, плащ-мантия и преобразующий оптику плащ.

Все эти три типа рассеивают максимально возможное число волн, что показывают результаты испытаний во всём диапазоне электромагнитного спектра.

«Если вы подавите рассеяние в одном диапазоне, вам придётся "заплатить» за это в другом диапазоне. К примеру, вы сделаете плащ-невидимку, который делает объекты невидимыми для красного света. Но если вы посветите на скрываемый предмет белым светом, который является суммой всех цветов, то он окажется ярко-синим и будет выделяться ещё сильнее", — говорит Алу.

Поэтому исследователи пришли к выводу, что «пассивные» шапки-невидимки просто не способны полностью скрывать предметы.

«К тому же, когда вы оборачиваете объект, который хотите спрятать, в плащ-невидимку, вы по-прежнему добавляете к нему материю, как-то реагирующую на электромагнитные волны», — поясняет Алу, который также является автором многих других разработок в области оптики.

Рис. 2.

По словам физиков,

большие надежды в этой области подают так называемые «активные» маскирующие технологии, работающих на электроэнергии. Такие шапки-невидимки намного тоньше пассивных, а значит, сами по себе менее заметны.

Вместо того, чтобы использовать статичные метаматериалы для рассеивания света, как это делает большинство авторов подобных конструкций, Алу и его коллеги решили, что будущее за динамичными, активными системами.

Идеальная шапка-невидимка, по мнению техасских разработчиков, должна выглядеть как сеть из электронных усилителей, соединяющих массив квадратных металлических пластин на поверхности объекта. Эти электронные схемы в теории смогут ловить падающий на них свет и оставаться невидимыми для широкого диапазона длин волн электромагнитного излучения.

Пока что разработка находится на стадии физико-математической модели и увидеть её нельзя.

Но Алу ищет способ реализации своей идеи, а другие учёные, не принимавшие участия в данной работе, мечтают поглядеть на прототип.