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 Leonardo da Vinci ■ Lanciano

LSTS

         L’invisibilità.

     Il sogno di diventare invisibili ha sempre accompagnato l’uomo e lo ritroviamo in ogni epoca e civiltà collegato ad elementi in grado di rendere invisibili chi li indossa . Nella mitologia ne abbiamo esempio nell’elmo che rende invisibili costruito da Efesto, che i Ciclopi diedero ad Ade perché vigilasse sulle porte dell’oltretomba. Lo stesso elmo verrà regalato dalle Ninfe a Perseo, insieme ai calzari alati di Mercurio e lo scudo riflettente di Minerva, per sconfiggere Medusa, una delle tre Gorgoni. Ritroviamo l’elmo dell’invisibilità, poi, nell’Orlando Furioso e nella saga nordica dell’anello dei Nibelunghi, raccontato anche da Wagner nelle sue opere. Lo vediamo utilizzato anche nelle favole di gnomi ed elfi dei popoli nordici, e non ne sono esenti alcune leggende e favole del nord Italia. E non mancano naturalmente “mantelli” magici che hanno la stessa funzione.

      Un altro mito interessante, che ha assunto anche significati filosofici importanti, è quello legato all’anello di Gige, un pastore venuto in possesso per una serie di circostanze di un anello  che rendeva invisibili girando in modo opportuno la pietra ad essa incastonata. Ne parla addirittura Platone nel secondo libro della “Repubblica”, dove mette in contrapposizione Glaucone e Socrate sulle capacità dell’uomo di compiere del bene. La leggenda raccontata riporta le malefatte compiute da Gige che sfruttando le proprietà dell’anello seduce la moglie del re, ne uccide il marito e si impossessa del potere. In realtà quello che è interessante è la cosiddetta morale della favola. Socrate sosteneva che l’uomo è portato sempre a scegliere il bene e se a volte compie del male è solo per un errore o perché è indotto in errore, trovando nel bene felicità e benessere. Glaucone invece vuole mettere in risalto il fatto che chiunque si fosse trovato al posto di Gige, quasi sicuramente avrebbe agito come lui, perché il male non viene compiuto solo per paura di essere scoperti. Eliminata questa paura tutti diventano ingiusti, e non solo non hanno remore a compiere il male, ma addirittura vivono più felici dei giusti, essendo questi ultimi alle prese ogni giorno con il loro timore di non fare del male.

     Chi ha visto la trilogia dei film del “Signore degli anelli” tratti dai racconti di J.R.R. Tolkien probabilmente non farà fatica a ritrovarvi le stesse implicazioni filosofiche, nella continua lotta tra il bene e il male.

     Nell’ambito cinematografico e televisivo ritroviamo ancora la figura dell’ ”Uomo invisibile”, reso tale da particolari materiali creati in laboratorio, in una nuova versione della doppia personalità alla Dr. Jekyll e Mr. Hyde. Anche la fantascienza non ne è esente. Basta ricordare alcuni episodi di “Star Treck”, o le avventure del maghetto “Harry Potter” o ancora un film con Schwarzenegger: “Predator” , un alieno capace di rendersi invisibile manovrando una sorta di computer al suo braccio.

     Solo fantasia? Finora sembra di si, ma da vari laboratori di ricerca, in particolare da un laboratorio dell’”Imperial College” di Londra diretto da John B. Pendry, giungono voci di esperimenti e realizzazione di dispositivi in grado di rendere invisibili gli oggetti , e non è lontano il tempo in cui probabilmente saranno realizzati questi famigerati mantelli dell’invisibilità. Questi hanno annunciato, infatti, di essere riusciti a rendere invisibili gli oggetti racchiudendoli in un contenitore particolare, però solo nel campo delle microonde, per il momento, ma forse è il caso di spiegare meglio come stanno le cose.

     Noi vediamo gli oggetti perché l’occhio riceve le radiazioni elettromagnetiche emesse dagli stessi, nelle varie frequenze che diciamo essere il loro colore. L’occhio percepisce appunto le frequenze del “visibile” comprese fra 384 e 625 THz (Tera Hertz, cioè 10¹² Hz). Rendere invisibile un oggetto non vuol dire solo impedire alle radiazioni da esso emesse di raggiungere i sensori presenti nell’apparato visivo, a tale scopo basterebbe un qualunque oggetto interposto; ma fare anche in modo che le radiazioni provenienti da oggetti posti dietro ad esso giungano all’apparato visivo senza interferenze, come se vi passassero attraverso, in modo che noi vediamo tutto quanto è dietro l’oggetto in questione e non l’oggetto stesso. E’ proprio quello che sono riusciti a fare gli studiosi di cui si parla, facendo aggirare l’oggetto “invisibile” dalle onde elettromagnetiche provenienti dal retro, e facendo riemergere le stesse in linea retta, come mostrato nella figura seguente.  

    Per rendere possibile quanto appena detto bisogna racchiudere l’oggetto da rendere invisibile in un contenitore cilindrico fatto di “metamateriale”.  Nel 1967 un fisico russo Victor G. Veselago teorizzò l’esistenza di materiali con permeabilità magnetica e costante dielettrica negativi, dimostrando come la negatività di questi parametri comportasse la negatività anche dell’indice di rifrazione, che come è ben noto, dipende dalle stesse costanti. Ebbene i “metamateriali” hanno proprio la caratteristica di avere un indice di rifrazione negativo. Questi materiali, non esistenti in natura, sono realizzati artificialmente con nanotecnologie. Essi non sono altro che strutture particolari costruite mettendo insieme, in una geometria definita, degli elementi elementari, a sinistra nella figura seguente. (A destra della stessa è mostrata la struttura di un metamateriale).

    Tali elementi non sono altro che circuiti risonanti, induttanze e capacità di valore variabile a seconda della geometria del sistema. Materiali artificiali appunto, ma qual è il loro comportamento? Quando un’onda elettromagnetica passa da un mezzo ad un altro essa è soggetta alle leggi dell’ottica geometrica della riflessione e della rifrazione, perché sappiamo che quando un’onda incide sul piano di separazione fra due mezzi vengono sempre generate un’onda riflessa, che torna indietro nel primo mezzo, e un raggio rifratto che continua la sua strada nel secondo mezzo. In particolare la legge della rifrazione è governata dalla legge di Snell: facendo riferimento alla figura seguente, indicando con i l’angolo di incidenza e con r l’angolo di rifrazione tale legge è espressa dalla relazione:

    Dove n₁₂ rappresenta l’indice di rifrazione relativo fra il primo e il secondo mezzo, che negli elementi naturali è positivo. E’ importante notare come il raggio rifratto giaccia nel semipiano opposto rispetto a quello del raggio incidente, prendendo la normale rispetto al piano di incidenza, passante per il punto di incidenza, come elemento divisore fra i semipiani. Ebbene nei “metamateriali” e in tutti i mezzi con indice di rifrazione negativo, il valore dell’angolo di rifrazione è ancora quello definito dalla legge di Snell, ma giace nello stesso semipiano rispetto al raggio incidente.

      Quando un raggio luminoso , o qualsiasi onda elettromagnetica, attraversa una lastra di materiale, normalmente esso viene deviato dalla sua traiettoria di una certa quantità; se la lastra è costituita da metamateriale, la deviazione è più evidente, come mostrano le figure seguenti.

    L’immagine reale riportata di seguito illustra bene quanto appena affermato.

   Ricoprendo, quindi il dispositivo da rendere invisibile, con una struttura cilindrica di metamateriale, si possono sfruttare le proprietà appena illustrate perché le onde possano quasi scivolare attorno ad esso riemergendo parallelamente dalla parte opposta, secondo quanto mostrato prima. Nei metamateriali usati per gli esperimenti di “invisibilità”, le onde elettromagnetiche cadono nel campo delle microonde. Sono in corso esperimenti per ampliare il campo di applicazione di tali dispositivi. E’ evidente che le conseguenze di tali scoperte sono particolarmente importanti soprattutto in campo militare ed è facile capire il perché. A tale proposito vorrei solo precisare che l’invisibilità dei bombardieri Stealth, di cui si sente a volte parlare, ha un significato molto diverso. In quest’ultimo caso, infatti si parla di invisibilità “radar”; i bombardieri Stealth sono infatti ricoperti di materiale assorbente le microonde, con cui funzionano i radar, per cui mancando l’onda di ritorno il radar non è in grado di individuare la presenza di tali aerei.

                                                                                                             Domenico Di Bucchianico

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