Обычный кристалл исландского шпата позволил сделать объект невидимым. Правда, с определенных ракурсов.

Мечта о том, чтобы, укрывшись волшебным (или высокотехнологичным, что нередко почти одно и тоже) плащом, сделаться невидимым, пока остается мечтой. Правда, в последние годы некоторые надежды стали вселять новые метаматериалы, обладающие, в том числе, и необычными оптическими свойствами. На некотором, пока очень приблизительном и грубом уровне, но они уже позволяют скрывать объекты из видимости — вспомним хотя бы работы, о которых мы рассказывали в заметках «Бутерброд-невидимка» и «Видимо — невидимо». В любом случае, до сих пор все, что удавалось ученым, реализуемо лишь в определенных, заранее заданных длинах волн (обычно — в микроволновом диапазоне), с определенных ракурсов и с определенными объектами, обычно микроскопического размера.

Впрочем, недавно ученые, работающие в рамках американо-сингапурского исследовательского альянса SMART, предложили простую и недорогую в сравнении с предшественниками систему, способную скрыть в видимом диапазоне волн объекты размерами в несколько миллиметров — «с перечное зерно», как говорят авторы. Кроме того, на сей раз обошлось и без метаматериалов, в конструкции используются весьма популярные для оптических инструментов кристаллы исландского шпата (прозрачная форма кальцита — карбоната кальция). «Так часто бывает, что очевидное решение долго никем не замечается», — говорит один из авторов работы профессор Джордж Барбастатис (George Barbastathis).

Описанная ими система работает так. Для начала объект, который требуется скрыть (в эксперименте это был клиновидный кусочек металла), помещается на плоское горизонтальное зеркало и накрывается сверху плоской пластиной из шпата, склеенной из двух противоположно ориентированных кристаллов. В пластине имеется углубление размерами 38х10х2 мм, в котором и оказывается искомый объект. Все погружается в жидкость с определенным коэффициентом преломления (хотя авторы заверяют, что и на воздухе все работает неплохо, только картинка получается более размытой). Затем все подсвечивается обычным светом и наблюдается с определенного направления. Тогда-то и можно заметить, что никакого кусочка металла под прозрачным кальцитом и не видно. Просто чистое зеркало.

Необычные оптические свойства исландского шпата хорошо известны — анизотропия свойств его кристалла приводит к тому, что он расщепляет видимые свет надвое, преломляя луч в зависимости от его поляризации. Говоря проще, если вы посмотрите на что-нибудь через кристалл шпата, изображение будет двоиться — этот эффект и называется двойным лучепреломлением. Именно этот эффект и использовали ученые.

Два кристалла шпата в верхней пластине, как мы уже упомянули, ориентированы таким образом, что их анизотропические свойства проявляются противоположные направлениях. В итоге луч света претерпевает многократные отражения, многократно преломляется и в нужном месте огибает скрытый объект. При этом все размеры подобраны таким образом, что общий путь луча остается тем же, как если бы объекта и не было вовсе — так что обычные оптические методы не позволят определить наличие «невидимки».

Авторы отмечают, что если использовать более крупные кристаллы шпата, можно делать невидимыми и более крупные тела (самый большой из известных кристаллов исландского шпата имеет размеры 7х7 м). Получается, что пока основным недостатком системы остается ее «двумерность», приводящая к тому, что невидимость проявляется лишь с определенных ракурсов. Впрочем, авторы замечают: «У нас уже есть кое-какие идеи о том, как перейти к трем измерениям».

По публикации MIT News Office