Devenir invisible: équations de Maxwell, changements de coordonnées et métamatériaux

23 Jan 2008

Peut-être avez-vous fait un peu de physique après le bac. Vous avez alors étudié les équations de Maxwell, qui décrivent comment se propagent les champs électromagnétiques (lumière visible, ondes radio, wifi, etc.).

Et puis vous avez étudié un peu de maths aussi: les bijections, les changements de coordonnées (cartésiennes, polaires, cylindriques, etc.).

Bon, et bien vous en savez assez pour devenir invisible, au moins théoriquement. En effet un thème de recherche lancé en 2006 par Sir John Pendry et ses collaborateurs, et qui génère beaucoup d’intérêt, est basé sur la découverte que l’on peut théoriquement construire un tube complètement invisible avec un matériaux anisotrope qui possède une permitivité \epsilon et une suceptibilité magnétique \mu dépendant très simplement du rayon en coordonnées cylindriques. (En fait je triche un peu: il faut connaître aussi les tenseurs car on a à faire à des matériaux anisotropes donc \epsilon n’est pas un scalaire, et selon les applications également la relativité restreinte.)

De la théorie à l’expérience il y a souvent beaucoup de travail à faire, mais il semblerait que cela soit réalisable avec des nouveaux matériaux à plusieurs couches (qui appartiennent à la famille des métamatériaux) et qui permettent une bonne approximation des conditions théoriques. On pourra donc peut-être bien dans un futur proche cacher des objets dans des conteneurs invisibles.

C’est réjouissant je trouve de voir que des découvertes importantes sont réalisables avec des notions en maths et physique qui ne dépassent pas le niveau M1.

Voici quelques articles récents sur le sujet que je n’ai pas encore lus en détails: des simulations numériques du groupes de Pendry, un article plus récent où ils présentent d’autres formes possibles; un autre auteur propose un traitement plus mathématisé; un autre groupe enfin aborde des aspects topologiques.

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