De onzichtbaarheidsmantel komt eraan (en dat is geen grap)

Tijdreizen, teleportatie of brillen om door kleren te kijken zijn nog niet voor morgen, maar dat andere onwaarschijnlijke science-fiction snufje is dat misschien wel. De onzichtbaarheidsmantel — in ouderwetse detectiveseries een lange regenjas en muts die je doen verdwijnen — ligt voor het grijpen. Het is een kwestie van tijd alvorens onzichtbaar zijn werkelijkheid wordt.

Geloof het of niet maar momenteel werken naar schatting 3000 wetenschappers over de hele wereld aan onzichtbaarheid. Hoever staan we van het moment dat de nieuwste collectie onzichtbaarheidsmantels in de winkel ‘verschijnt’? De techniek is er en werkt. In 2016 werden katten deels onzichtbaar gemaakt door een semi-transparante koker in een labo in Hong-Kong. De onzichtbaarheid was echter niet perfect; rondom de contouren van de koker kon nog een zweem van regenboogkleuren waargenomen worden. Eerder slaagden onderzoekers in het Chinese Hangzhou en Singapore erin vissen en vlinders volledig onzichtbaar te maken.

De onzichtbaarheidsmantel of invisibility cloak is een term uit de jaren zestig, maar het duurde tot 2006 alvorens twee onderzoekers aan het Imperial College London en de University of Saint Andrews onafhankelijk van elkaar de wiskunde neerpenden die de techniek mogelijk maakt. Vanaf dat moment nam onderzoek naar onzichtbaarheid een heel hoge vlucht: Duke University in de VS startte het eerste onzichtbaarheidslabo, absolute toppers als Berkeley, MIT en Harvard volgden in sneltempo.

De Belg Vincent Ginis van de Vrije Universiteit Brussel is professor in de optica, het deelgebied van de fysica dat zich over de studie van licht buigt. Professor Ginis pendelt voortdurend heen en weer tussen labo’s in Brussel en Harvard. “Het is een waanzinnig inzicht”, vertelt hij ondanks zijn continue jetlag enthousiast. “Licht is een golf en die golf kun je uitdrukken in wiskundige vergelijkingen. Met bijzondere vergelijkingen kunnen we lichtgolven rond een object heen leiden in plaats van het object de golven te laten absorberen. Het resultaat is onzichtbaarheid.”

Professor Ginis verklaart waarom duizenden onderzoekers en duizelingwekkende budgetten vrijgemaakt worden voor iets frivools als onzichtbaarheid: “Het probleem van onzichtbaarheid staat symbool voor alles wat onmogelijk blijft in de optica. Er is in mijn vakgebied geen grotere uitdaging dan iets volledig onzichtbaar te maken. Het is de ultieme optische illusie. De achterliggende gedachte is: als dit kan, dan kan alles.”

Gaandeweg ontdekken de wetenschappers ook mogelijkheden waar ze zonder het onderzoek nooit zouden zijn opgekomen. Een van de meest tot de verbeelding sprekende ontdekkingen is onzichtbaarheid voor volledige eilanden of kusten. De bouw van gigantische weringen in speciale materialen zorgt er zelfs voor dat tsunami’s eilanden niet ‘zien’ en ze er omheen lopen. Waanzin? Verschillende onderzoeksgroepen wereldwijd tekenen op dit ogenblik al de plannen uit voor zulke constructies. Hetzelfde geldt voor aardbevingen: nieuwe wolkenkrabbers en misschien zelfs volledige steden kunnen zo onzichtbaar gemaakt worden voor seismische golven.

Foto via Pixabay.

Om echter mensen onzichtbaar te maken moet de schaal van de materialen dringend opgeschroefd worden. Zo zijn de aan Harvard ontwikkelde materialen op dit moment nog microscopisch klein. Maar dat het doel bereikt zal worden staat vast. “Vergelijk het met de computer. De techniek en de prototypes bestonden al in de jaren vijftig”, zegt professor Ginis, ”toch duurde het nog veertig jaar alvorens mensen er één in huis konden halen.”

Onzichtbaarheid lijkt onschuldig als het dient om vermoedens van ontrouw te bewijzen of voor ouders die hun tieners tijdens hun eerste fuif op tongzoenen willen betrappen. Dat is het niet als het gaat om militaire toepassingen. Moeten we vrezen voor een invasie van onzichtbare legers? “Niet meteen”, zegt professor Ginis. “Al kom ik op congressen wel wetenschappers in dienst van het Amerikaanse leger tegen. Het grappige is dat er minstens evenveel onderzoekers werken aan technieken om onzichtbare objecten of personen terug detecteerbaar te maken. Bovendien hebben we het enkel over onzichtbaarheid voor het menselijke oog. Objecten ondetecteerbaar maken voor andere apparatuur is nog veel moeilijker.”