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Méta-matériaux : L'invisibilité est en vue !

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Rendre un objet invisible et concevoir une cape d'invisibilité comme celle portée par Harry Potter, deux rêves réservés aux amateurs de science fiction ? Plus vraiment, si l'on en croit une étude parue la semaine dernière dans l'édition en ligne de la revue Science...

L'invisibilité est en vue ! (Courtesy of James Davenport)

Quand la lumière "coule" autour des objets

Des chercheurs britanniques et américains avancent qu'en théorie il est désormais possible de concevoir une barrière d'invisibilité, permettant de soustraire tout objet à la vue. Cette cape d'invisibilité, ou plutôt ce bouclier d'invisibilité, étant donnée la largeur que devraient accuser les premiers prototypes, ferait dévier les rayons lumineux, de façon à ce qu'ils s'incurvent suffisamment pour éviter l'objet qu'elle dissimulerait : « C'est un peu comme si vous ouvriez un trou dans l'espace », explique David R.Smith, de la Duke's Pratt School. En théorie, la lumière « coulerait » le long de l'objet protégé par le bouclier et épouserait ses formes comme de l'eau autour d'un rocher, pour ensuite reprendre son courant « normal » en aval. Ainsi, non atteint par la lumière, l'objet deviendrait invisible.

Mais, en quoi pourraient bien être fabriqués cette cape et ce bouclier, pour qu'ils incurvent suffisamment la trajectoire de la lumière ? En méta-matériaux, des composites artificiels que l'on ne trouve pas dans la nature, explique les chercheurs.

Un modèle de déviation de la lumière, laissant apparaître un "trou d'invisibilité" dans lequel serait susceptible de se cacher un objet (Courtesy of Leonhardt)

Les méta-matériaux

Les rayons lumineux sont déviés dès qu'ils passent d'un milieu à un autre dont l'indice de réfraction diffère. Mais dévier suffisamment la lumière pour qu'elle évite complètement une région de l'espace, tout en reprenant en aval son cours normal, est un vrai défi. Néanmoins, les méta-matériaux ont permis aux scientifiques de faire de grands progrès dans ce sens. Ces méta-matériaux sont composés de plusieurs couches d'une matrice en fibre de verre, empilées les unes sur les autres, entre lesquelles sont insérés des anneaux métalliques. Soumis à un champ électromagnétique ou à de la lumière, les méta-matériaux réagissent en induisant un champ magnétique interne, et peuvent modifier la course des rayons lumineux. En outre, ils sont même capables de présenter des indices de réfraction « négatifs » !

Les équipes de recherche dirigées par Ulf Leonhardt (université de St Andrews, Ecosse) et de John Pendry (Imperial College, Londres) ont montré que, en théorie, des méta-matériaux pourraient faire « couler » la lumière autour d'un objet donné, et être utilisés pour construire des boucliers d'invisibilité. Néanmoins, ces systèmes ne pourraient dissimuler des objets qu'aux longueurs d'ondes correspondant à la taille des composants des méta-matériaux. Aussi, pour concevoir une cape fonctionnant dans le champ visible, il conviendrait de la « tisser » aux échelles microscopique et nanoscopique. Cependant, les chercheurs pensent pouvoir contourner le problème en entourant le « trou d'invisibilité » d'un matériau à haut indice de réfraction.

Un premier prototype de bouclier d'invisibilité, fonctionnant dans les micro-ondes, devrait être présenté dans 18 mois. Nul doute que les "moldus" seront nombreux à assister à cet événement... Comme quoi, se rendre invisible comme Harry Potter, ce n'est peut-être pas sorcier !