La cape d'invisibilité : ça avance

Christophe (Kristo) · 1 février 2013

Des chercheurs chinois créent des objets fantômes

Blog Passeur de sciences le 27 janvier 2013, par Pierre Barthélémy

Imaginez une sorte de cape sous laquelle vous vous glisseriez, qui non seulement vous donnerait une apparence autre que la vôtre mais vous montrerait également accompagné(e) de deux gardes du corps ou bien de pulpeuses jumelles... tout aussi virtuels les uns que les autres. Voici une version ultra-moderne de la fantasmagorie, cet artifice très à la mode au XIXe siècle, qui consistait à faire surgir des fantômes dans des salles obscures grâce à d'habiles trucages optiques. Cette cape à fantômes n'existe pas encore mais c'est une nouvelle promesse des métamatériaux.

Même si ce nom ne vous dit pas grand chose, vous avez probablement dû entendre parler de ces matériaux dont les étonnantes propriétés permettent aux chercheurs de contrôler la propagation de la lumière comme aucun matériau naturel ne pourrait le faire. Si la cape d'invisibilité chère à Harry Potter voit le jour, ce sera grâce à des métamatériaux sculptés avec une précision nanométrique – un nanomètre est un milliardième de mètre –, qui obligeront la lumière tombant sur la cape à la contourner et à reprendre son chemin de l'autre côté, tout comme l'eau contourne un rocher au milieu du torrent. Le dispositif ne renverra aucune lumière et donnera l'illusion de la transparence.

Pour la cape à fantômes, dont le principe vient d'être testé par des chercheurs chinois épaulés par des collègues de Singapour, il en va un peu différemment. Leur étude n'a pas encore été publiée mais elle est déjà disponible sur le site de prépublications scientifiques arXiv. Dans l'idéal, l'objectif consisterait à rendre le porteur de la cape invisible tout en recréant à ses côtés des images fantômes de lui, conformes ou non à la réalité (d'où les gardes du corps ou les femmes fatales du début...). Une manœuvre en deux parties, donc. Le hic, expliquent les auteurs de cette étude, c'est qu'il est impossible en pratique de coupler les deux opérations car plus on tendra vers la perfection du camouflage, moins l'illusion des fantômes sera bonne.

L'équipe a donc renoncé à faire disparaître l'objet – en l'occurrence un palet métallique – placé sous le dispositif à métamatériaux, mais pas à modifier son apparence : le procédé altèrera l'image que le palet donnera. Pas possible non plus de travailler dans le domaine de la lumière dite visible, c'est-à-dire les longueurs d'onde du spectre électromagnétique auxquelles nos yeux sont sensibles. Ces longueurs d'onde étant très petites (de l'ordre de quelques centaines de nanomètres), la fabrication des métamatériaux nécessaires pour les "manipuler" requiert une précision à la limite des technologies actuelles. Les chercheurs ont préféré travailler avec des ondes radar. Voici ce qu'ils ont obtenu :

En haut (figure a), la modélisation de l'objet réel. En bas (figure c), la reconstitution en 3D des images radar prises après que le palet a été placé sous le dispositif. On s'aperçoit que non seulement l'objet a fondu en volume mais qu'il est désormais flanqué de deux comparses fantômes, n'ayant pas la moindre existence réelle, nés de ce que les chercheurs appellent l'"optique de la transformation". L'opération a constitué à déplacer et à métamorphoser, grâce aux métamatériaux, la lumière diffusée par l'objet pour qu'elle soit émise ailleurs et autrement. Les auteurs de l'étude précisent que l'on peut ajuster selon son gré tant la forme que le nombre d'objets fantômes.

Evidemment, ce n'est pas très spectaculaire : il ne s'agit que d'un travail préliminaire, de la preuve que le concept fonctionne. On est bien loin, par exemple, d'œuvrer dans la lumière visible. Ceci dit, ces techniques de manipulation des ondes électromagnétiques, les leurres des objets fantômes et les camouflages parfaits des capes d'invisibilité ont des clients tout trouvés : les militaires. Ce n'est pas un hasard si l'étude en question évoque à deux reprises les possibles applications des métamatériaux dans le domaine de la défense.