Como cientistas desviam a luz para tornar objetos imperceptíveis aos seus olhos

Pesquisadores vêm tentando criar formas de atingir a invisibilidade na vida real. Na última década, eles passaram a apostar em ilusões de óptica inteligentes, que desviam a luz em torno de um objeto, tornando-o indetectável aos olhos.

Essa tecnologia só foi demonstrada com objetos muito pequenos, mas cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (Alemanha) alegam ter desenvolvido um sistema portátil que faz pequenos objetos desaparecerem de vista, e que pode ser usado para demonstrações em sala de aula.

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Como ser invisível

Para tornar um objeto invisível, é preciso mudar a trajetória da luz que passa ao redor dele, de tal forma que ela chegue ao outro lado com pouca distorção. Isso faz parecer que o objeto não está lá, mesmo quando olhamos diretamente para ele. Além de desviar a trajetória da luz, é preciso fazê-la viajar mais rápido ao redor do objeto. Infelizmente, isso não é fácil: a luz viaja muito rápido no ar, quase à velocidade no vácuo – o limite inquebrável da natureza.

O físico Martin Wegener, um dos autores do estudo, explica :

Capas de invisibilidade óptica no ar têm uma desvantagem: elas violam a teoria da relatividade de Albert Einstein, que prescreve um limite superior para a velocidade da luz. Mas em meios difusos, no qual a luz se dispersa várias vezes, a velocidade da luz é reduzida. Aqui, é possível criar capas de invisibilidade ideais.

Criar um manto de invisibilidade que funcione no ar é algo complexo: as leis da física impedem que ela faça objetos sumirem em qualquer direção e cor. Mas se você usar outro meio – como vidro fosco ou um líquido turvo – fica muito mais fácil esconder objetos.

O experimento

Os pesquisadores criaram um material que dispersa as ondas de luz para reduzir sua velocidade. Trata-se de um polímero orgânico à base de silício, coberto com nanopartículas de dióxido de titânio. Dessa forma, a luz pode se acelerar novamente para compensar o caminho mais longo ao redor do objeto, escondendo-o da sua visão. No experimento, Robert Schittny – um dos autores do estudo – começou mergulhando objetos em um tanque com líquido turvo. Eles projetavam sombras na superfície do tanque, e ainda eram visíveis. Para torná-los invisíveis, Schittny fez duas coisas: primeiro, pintou-os com uma tinta acrílica que reflete a luz; e depois os revestiu com o polímero que criaram.

À esquerda, um cilindro de aço inoxidável; à direita, um cilindro tratado com polímero da invisibilidade (R. Schittny, KIT)

Com isso, a luz se dispersou muito mais rápido: sua trajetória foi desviada, e os objetos não projetavam mais sombra – ou seja, estavam invisíveis. Os cientistas prepararam duas misturas diferentes de água e tinta, e fizeram o teste com um cilindro comum e um cilindro tratado com o polímero. Este é o resultado: Nas duas imagens acima, você consegue ver a sombra do objeto não-tratado; nas imagens abaixo, do cilindro com o polímero da invisibilidade, ele basicamente desaparece.

Usos

Ainda é difícil conceber aplicações no mundo real para esta descoberta. Schittny sugere que “talvez seja possível produzir painéis de vidro fosco para banheiros, com barras de metal invisíveis ou sensores antifurto”. Por enquanto, ele espera que este experimento seja usado em salas de aula. Em vez de um líquido, você pode colocar objetos dentro de vidro fosco: se eles estiverem cobertos pelo polímero, você não os verá. “É um manto macroscópico que você pode ver a olho nu e pegar com a mão”, . “Nada de equipamento caro de laboratório, nem microscópio, nem pós-processamento de dados – o efeito está lá para todo mundo ver.” O estudo foi publicado , e sua primeira demonstração no mundo real vai acontecer no dia 12 de maio, na CLEO (Conferência sobre Lasers e Eletro-óptica), nos EUA. Desde 2006, físicos vêm tentando criar mantos de invisibilidade através de metamateriais, que curvam a luz de forma nunca antes vista na natureza. Até então, eles tinham estruturas complexas e só funcionavam em determinadas situações – então estamos decididamente avançando nessa área. Mas, como explicamos, é difícil ficar invisível no ar, por causa da velocidade máxima da luz. “Usar um manto de Harry Potter não é possível agora, e talvez nunca seja”, diz Jason Valentine, engenheiro mecânico da Universidade de Vanderbilt, .

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