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L'invisibilité sans métamatériaux

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L'invisibilité fait toujours rêver, mais reste pour le moment confinée à des longueurs d'onde hors du domaine visible. On utilisait jusqu'à présent pour cela des métamatériaux : il est cependant possible de s'en passer, comme viennent de le montrer deux physiciens de l'université de Toronto.

Avec une série d'antennes en boucle de ce genre, il est possible de rendre un objet invisible au moins dans le domaine des ondes radio. Il suffit de l'entourer de ces antennes afin qu'elles génèrent des ondes qui, en s'ajoutant à celles réfléchies par l'objet, suppriment ces dernières. Nul besoin d'avoir recours à des métamatériaux pour rendre un objet furtif vis-à-vis d’un radar désormais. © Université de Toronto

Descartes attendait de l'investigation des lois de l'optique, comme des autres lois de la physique, qu'elle nous rende comme maîtres et possesseurs de la nature. Il aurait sans aucun doute applaudi aux succès obtenus depuis moins d'une décennie dans le domaine de l'invisibilité. Certes, on n'en est pas encore à pouvoir dissimuler aux regards une personne ou un véhicule, comme dans le manga Ghost in the Shell. On ne sait le faire qu'avec des micro-ondes et de l'infrarouge proche.

Même dans ce cas, il faut avoir recours à une enveloppe faite de plusieurs couches de métamatériaux autour des objets que l'on veut cacher. Or, elle est plutôt épaisse et peu pratique. Les chercheurs ont tenté de la rendre plus mince et adaptative mais les résultats obtenus restent décevants. Deux chercheurs de l'Eleftheriades’ Group de l'université de Toronto (Canada) ont entrepris de résoudre ces problèmes. Le début de solution qu'ils ont obtenu est radical, car ils se sont purement et simplement passés de métamatériaux.

Comme les deux physiciens l'expliquent dans un article de Physical Review X, l'idée à la base de leur travail est d'utiliser des antennes en forme de boucle pour générer des ondes radio afin de supprimer celles réfléchies par l'objet que l'on veut dissimuler. En effet, ce sont la déformation et la réflexion de l'onde lumineuse qui tombe sur sa surface qui rendent un objet visible dans la bande de longueurs d'onde dans laquelle on l'observe.

Entouré par des antennes en boucle (magnetic dipole array), le cylindre en aluminium (aluminum cylinder) est devenu invisible dans un domaine de longueurs d'onde radio. On peut imaginer que cette technique sera un jour applicable avec de la lumière visible. © Université de Toronto

Comme les équations décrivant la propagation des ondes électromagnétiques dans beaucoup de milieux sont linéaires avec une bonne approximation, en particulier dans l'air, il est possible d'imaginer générer une onde lumineuse capable de s'ajouter à celle réfléchie par un objet, de telle sorte qu'elle l'annule pour un observateur. Tout se passe donc pour lui comme si l'objet ne pouvait pas bloquer, réfléchir et déformer l'onde initiale. Il est donc bien invisible.

Dispositif d'invisibilité adaptatif

Même si elle reste pour le moment limitée aux ondes radio, cette approche présente de nombreux avantages, dont la possibilité de modifier les fréquences de ces ondes de manière à s'adapter activement à celles des ondes incidentes sur l'objet que l'on veut dissimuler. Dans l'expérience réalisée par les chercheurs, cette adaptation devait être faite manuellement, mais il n'y a aucun obstacle qui empêcherait de la rendre automatique selon eux. Le nouveau dispositif d'invisibilité est aussi assez facile à mettre en place, car il suffit d'entourer l'objet de plusieurs petites antennes radio en boucle et en nombre suffisant selon sa taille. On peut imaginer à terme une sorte de tissu imprimé avec de telles antennes plates.

À nouveau, les scientifiques ne peuvent pas encore rendre une personne invisible avec ce système, mais le principe sur lequel il repose pourrait être appliqué sur une large bande du spectre électromagnétique, des ondes radar aux rayons T. Peut-être n'est-on plus très loin de la combinaison thermo-optique du major Motoko Kusanagi de Ghost in the Shell.