La cape d’invisibilité, le retour.

On comprend que certains veuillent se rendre invisible.

Certaines mauvaises langues diront qu’il ne s’agit pas que du retour de la cape, mais aussi d’un petit pic sur un encéphalogramme bien plat ces derniers mois. Rien d’étonnant pour ceux qui se sont aperçus que ça m’arrivait régulièrement, avec cette fois une vraie excuse : j’ai un peu passé mon temps à faire de la diffusion scientifique en vrai, devant des vrais gens, pendant un bon moment. Bref, ce n’est pas si intéressant que ça, mais je me sentais obligé.

Donc, je parlais cape d’invisibilité. Un sujet qui tombe aussi bien qu’une vieille acariâtre pendant la canicule du mois de Juillet que nous avions tant souhaité, puisqu’outre mon invisibilité électronique, c’est le retour annuel d’Harry le Potier, qui use et abuse de l’artefact. Dans un précédent article (qui fait lui aussi référence au magicien, c’est dire si je me renouvelle), j’évoquais une approche nouvelle pour cacher au regard un objet.

Résumons donc, il existe deux grandes voies pour atteindre l’invisibilité pour le moment, en dehors bien sur de toute magie ou technologie extraterrestre. Ces deux approches reposent toutes les deux sur l’utilisation de métamatériaux, des matériaux qui réagissent de façon un peu particulière à la lumière :

  • tout d’abord, certains de ces matériaux peuvent courber la lumière d’une façon inhabituelle ( avec par exemple un indice de réfraction négatif ou variable). On peut ainsi penser les utiliser pour détourner la lumière d’un objet, de sorte qu’aucun rayon lumineux ne touche l’objet.

    Un bon schéma vaut mieux que de grands discours, surtout quand on parle d'optiques. Ici, une illustration prise à l'université d'Helsinki.

  • Ces métamatériaux permettent aussi d’influer sur la vitesse de propagation de la lumière. Ainsi, on peut reprendre l’image de la téléportation « Star Trek », comme l’ont baptisée les chercheurs anglais à son origine (voilà qui n’aidera pas les clichés sur les scientifiques, mais les références à la téléportation sont relativement rares dans les milieux moins geek- mais je préfère Code Quantum-) : il suffit alors de ralentir la lumière le temps de laisser l’objet à cacher passer, puis de la réaccélérer derrière afin de donner l’illusion que rien ne s’est produit.

Ces deux techniques présentent chacune leurs inconvénients : si la seconde demande l’installation d’un corridor de métamatériaux et des conditions très strictes en terme d’illumination, quasi-impossible à obtenir dans le monde réel (confinant Prédator au laboratoire, Schwarzi devra mettre une blouse et des lunettes de sécurité avant de le voir saigner), le premier ne marchait jusqu’à présent que dans l’infrarouge. Jusqu’à présent, puisque dans Nano Letters est narrée le petit bond en avant réalisé par des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley.

En effet, en fabriquant un guide d’onde (qui, comme son nom l’indique, sert à guider les ondes) en nitrure de silicium déposé sur une couche d’oxyde de silicium nanoporeux spécialement conçue. Ensuite, on creuse des trous dans ce guide à toute petite échelle (plus petite que la longueur d’onde de la lumière), ce qui va permettre de moduler l’indice de réfraction. On peut alors cacher des objets, pour le moment de la taille d’un globule rouge (même si, dans leur enthousiasme légendaire quand il s’agit de parler de leur travail, les chercheurs en questions indiquent que l’on pourrait cacher de plus gros objets), en les glissant entre le guide et l’oxyde de silicium. L’avancée réside dans le fait que l’on peut cacher des objets non plus dans l’infrarouge, mais bien dans le visible. On obtient alors le rêve de la ménagère : un tapis sous lequel la poussière disparaît de sa vue.

Un nouveau regard sur l’invisibilité

De H.G. Wells aux espions du futur, l’invisibilité est une quête à la fois scientifique et imaginaire. Imaginaire, car notre technologie Moldu reste bien loin de pouvoir produire la cape d’Harry Potter ; et scientifique, car les recherches continuent. De premières solutions existent au stade de prototype, plus efficaces que le style « momie » propre à tout bon homme invisible. L’idée la plus simple est de se munir d’une caméra pour filmer l’arrière-plan, et le projeter sur soi. Cette technique rudimentaire est déjà mise en pratique, mais a quelques sérieuses limitations techniques, devant s’adapter aux différents angles de vue, ce qui risque de s’avérer bien compliqué dans un environnement urbain, par exemple.

L’apparition des métamatériaux, qui permettent de déformer entre autres les ondes électromagnétiques (et donc la lumière) de manière très fine, a marqué une révolution dans la quête de l’invisibilité. Ces matériaux peuvent donc être utilisés pour faire contourner un objet à la lumière en la déformant, et des dispositifs ont déjà été réalisés pour des micro-ondes, mais aussi pour de la lumière visible. Ces dispositifs sont très prometteurs, mais ils nécessitent pour le moment des conditions drastiques d’illumination, ainsi qu’une structure fixe (qui encombrera donc énormément les mouvements des ninjas des temps modernes).

Dans le Journal of Optics, des chercheurs anglais innovent en proposant une autre approche : plutôt que de détourner les rayons lumineux, ils proposent de modifier leurs vitesses. En effet, certains métamatériaux permettent d’accélérer ou de ralentir la lumière. Supposons alors que vous vouliez vous rendre d’un point A (votre bureau ou votre maison) à un point B (l’avant première du nouveau Harry Potter, par exemple). Ce que les opticiens proposent, c’est d’accélérer la lumière sur la seconde moitié de votre trajet – de sorte à ce qu’elle arrive avant que vous n’ayez le temps d’interférer avec elle – et de la ralentir sur la première partie, afin qu’elle arrive trop tard. En faisant ensuite de l’autre coté l’opération inverse, les scientifiques pensent pouvoir arriver à ce qu’ils appellent la « téléportation Star Trek », c’est à dire que l’observateur vous verra passer directement de votre poste de travail au fauteuil du cinéma sans vous voir acheter le pop-corn.

Évidemment, cette technologie n’en est qu’à ses balbutiements, et on est encore loin de la combinaison pour forces spéciales. Néanmoins, des applications concrètes existent déjà, dans le domaine des fibres optiques : on peut ainsi réaliser des opérations (de maintenance, par exemple) en temps réel sans perte de signal pour l’utilisateur. D’autres applications sont possibles, même si plus hypothétiques, dans le domaine de la protection des côtes ou contre les séismes grâce aux métamatériaux modifiant les ondes sonores, marines ou terrestres.