'Ik ben als een omgekeerde Peter Pan. Ik wil mijn schaduw juist kwijtraken en niet terugvinden. Niet alleen wil ik dat objecten verdwijnen, ik wil ook dat de schaduw verdwijnt,' zegt John Pendry van het Imperial College London. 'Sinds een paar jaar kijken we op een revolutionaire manier naar licht. Dit is totaal anders dan wat al een paar eeuwen wordt gedaan. Wij kijken naar licht met behulp van de ideeën van Einstein.'

Licht komt voor in vele soorten en maten. Zichtbaar licht is maar een klein deel van het zogenaamde elektromagnetische spectrum. Andere bekende vormen van licht zijn ultraviolet-, infrarood-, radio-, röntgen-, magnetron- en gammastraling. Voor magnetronstraling was het al vijf jaar geleden gelukt om objecten onzichtbaar te maken, maar nu lijkt het bijna zover dat objecten echt aan het oog onttrokken kunnen worden.

Harry Potter's schuur
Pendry praat op de FOM-dagen, voor een zaal vol natuurkundigen, enthousiast over het nieuwe vakgebied van transformatieoptica. Hij komt zelf over als een typische theoretische natuurkundige. Lang, beetje mager, brildragend en extreem Brits - op een leuke manier. Pendry is bescheiden en grappig; hij heeft understatements maken tot een kunst verheven. 'We maken dingen onzichtbaar, maar onze opstelling is veel te groot om als onzichtbaarheidsmantel aan te trekken. Ik noem het Harry Potters schuur in plaats van Harry Potters mantel,' grapt hij.

Volgens Pendry werkte de optica tot op een jaar of tien geleden met materiaaleigenschappen die alleen konden worden veranderd door de atomen en moleculen aan te passen. Dus alleen door chemisch iets te veranderen, kon je bijvoorbeeld een ding transparant of rood maken. 'De nieuwe optica heeft veel meer mogelijkheden. We werken met zogenaamde metamaterialen.'

Pendry beschrijft metamaterialen als structuren met veel herhaling erin. Als die structuren ter grootte zijn van de golflengte van het licht, dan zullen zij het licht beïnvloeden op een fundamenteel andere manier dan gebruikelijk. De beweging en het pad dat het licht kiest is nu afhankelijk van hoe de structuren gerangschikt zijn.

Als auto's om een vluchtheuvel
Eén voorbeeld van wat mogelijk is in de nieuwe optica, is onzichtbaarheid. Door een slimme rangschikking kun je licht om een voorwerp heen buigen. Dit is te vergelijken met auto's die om een vluchtheuvel heen rijden. Een kilometer verder op de weg zie je niet aan de auto's of er een vluchtheuvel was of niet, zij rijden gewoon door.

Als licht om iets heen gebogen wordt en aan de andere kant gewoon weer door kan gaan, lijkt het alsof het voorwerp is verdwenen. Dit kon al met magnetronstraling en de ontwikkelingen zijn al vlakbij zichtbaar licht. Een probleem van de metamaterialen nu is nog dat ze maar voor één kleur licht tegelijkertijd werken. Maar ja, dit gold ook ooit voor televisies. Wie weet wat met meerdere lagen mogelijk zou kunnen zijn.

Onzichtbaar voor een spiegel
Een ander mooi idee dat is voortgekomen uit de transformatieoptica, is dat je iets onzichtbaar kunt maken voor een spiegel. Pendry: 'Op een spiegel hebben we een klein hobbeltje of vakje gemaakt waar we dingen in konden verstoppen. Met onze transformatieoptica-formules konden we berekenen hoe de ruimte vóór het hobbeltje eruit zou moeten zien om het bobbeltje perfect plat te laten lijken.'

Dit is misschien een moeilijk verhaal, maar wat Pendry doet is lichtgolven zo rondbuigen dat hij dingen onzichtbaar maakt. De kracht van transformatieoptica is dat wetenschappers nu kunnen berekenen hoe ze dat moeten doen. Door de ruimte voor de spiegel aan te passen, kun je ervoor zorgen dat lichtstralen anders afgebogen worden dan normaal. Door die rare afbuiging maakt het licht een omweg die lijkt op een tegen-hobbeltje. Die omweg heft de eerste hobbel op.

Pendry laat een glimp zien van een wonderlijke wereld. Er is een revolutie gaande in de optica met metamaterialen, perfecte lenzen en onzichtbaarheid, zoveel is duidelijk. De optica wordt nooit meer wat hij was.

Diederik Jekel

[Op 18 en 19 januari ben ik op de FOM dagen in Veldhoven, waar ruim 1600 natuurkundigen bij elkaar komen om presentaties te geven, posters te laten zien en naar praatjes te luisteren.]