Onderzoekers van de Universitat Politècnica de València (UPV), behorend tot het Nanophotonics Technology Center, hebben een nieuwe stap gezet in het ontwerpen van omnidirectionele onzichtbare materialen. In hun laboratoria, ze hebben een nieuwe fundamentele symmetrie ontdekt in de wetten van het elektromagnetisme, akoestiek en elasticiteit:een tijdelijke supersymmetrie. Deze bevinding is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Volgens Carlos García Meca en Andrés Macho Ortiz, onderzoekers bij NTC-UPV, deze nieuwe symmetrie maakt het behoud van het lineaire moment tussen dramatisch verschillende fysieke systemen mogelijk. Dit maakt de weg vrij voor het ontwerpen van baanbrekende optische, akoestische en elastische apparaten, inclusief onzichtbare omnidirectionele, polarisatie-onafhankelijke materialen, ultracompacte frequentieverschuivers, isolatoren en pulsvormige transformatoren.

"Met deze apparaten kunnen we op ongebruikelijke wijze verschillende eigenschappen van lichtsignalen in fotonische circuits wijzigen om de verspreiding van informatie te verwerken. Dit is van vitaal belang in communicatiesystemen. Bovendien, we kunnen de functionaliteit van die apparaten op elk moment aanpassen aan de vereisten, omdat ze dynamisch configureerbaar zijn, " legde Carlos García Meca uit.

Voor het ontwerpen van deze nieuwe apparaten, de sleutel ligt in het veranderen van de brekingsindex, die in dit geval niet in de ruimte maar in de tijd wordt gegenereerd. "De supersymmetrietechniek vertelt ons hoe we de brekingsindex van een object kunnen variëren om het licht volledig door te laten, het vermijden van ongewenste reflecties, " zei Andrés Macho Ortiz.

De eigenschap van niet-reflectie is vooral nuttig voor het ontwerpen van nieuwe fotonische circuits. "De implementatie ervan stelt ons in staat om de communicatiesnelheid binnenin te verhogen en ze compacter en configureerbaarder te maken zonder dat het signaal dat informatiebits transporteert, wordt teruggekaatst, " legden Carlos en Andrés uit.

In het algemeen, de reflectie van materialen waarvan de eigenschappen in de tijd variëren, is niet afhankelijk van de voortplantingsrichting van het licht. Daarom, "de afwezigheid van reflectie in de voorgestelde materialen is gekoppeld aan een totale transparantie, wat resulteert in het concept van omnidirectionele onzichtbaarheid:ongeacht de richting van het licht dat op die materialen valt, hun aanwezigheid is niet waarneembaar, ’ concluderen de auteurs.

Symmetrieën

De ontdekking van symmetrieën in de natuur is een hoeksteen in de natuurkunde die ons in staat stelt de behoudswetten te vinden die het universum beheersen. Bijvoorbeeld, elektrische lading, energie- en massabehoud (afkomstig van symmetrieën in natuurkundige wetten die elektromagnetisme beheersen, thermodynamica en chemie) heeft mensen de mogelijkheid gegeven om deze technologie (circuits, kerncentrales, verdovende middelen...).

Buitengewoon, supersymmetrie werd oorspronkelijk in de kwantumfysica opgevat als een hypothetische symmetrie tussen deeltjes die alle interacties in de natuur zou kunnen verklaren:kernkrachten, zwaartekracht en elektromagnetisme.