Işık kontrol edilebilir mi? Görünmezlik, insanoğlunun hayalini süsleyen teknolojiler arasında çok uzun zamandır üst sıralarda bulunmakta. (Harry Potter’dan görünmezlik pelerini sahnesi)
Birçok ülke, birden fazla bilim kurumuyla büyük yatırımlarla bu işi daha ciddiye almaya başladı. İnternette sürekli olarak dolaşan pelerin, kalkan üretildi görünmezlik bulundu gibi haberlere artık daha da sık aşina olmaya başladık. Bahsettiğim gibi teknolojinin özellikle optik ve görüntüleme alanında teknolojinin gelişmesiyle görünmezlik konusu askeri kullanımda kesinlikle bir devrim yaratacak. Askerlere ve bu teknolojinin daha da geliştirilmesi ile nesnelere uygulanabilecek görünmezlik özelliği, bir ülkeye ait unsurların gizlilik içerisinde başka bir ülkeye saldırabilmesi, istihbarat sağlayabilmesi gibi hayati durumlara elveriş sağlayacak. Görünmezlik bir nevi sahip olunduğu ülkeye bir sihirli değnek kazandıracak.
Görünmezlik teknolojisinin optik alanıyla ilgili olduğu söylemiştik. Temel anlamda görünmezlik, gizlenecek nesnenin üzerine düşen ışık ışınlarının soğrulması ve yansıtılması ile nesnenin görünmez hale gelmesi ya da nesnenin arkasındaki görüntünün ön tarafa aktarılmasıdır. Şimdi bu görevi yerine getirecek pelerin ya da kıyafetin yapısını anlatalım.
Metamalzemeler – Meta Materyaller
Normal şartlarda doğadaki elementler (malzemeler) üzerine ışık geldiği sırada 3 durum oluşma ihtimali bulunmaktadır. Işık o madde üzerinden yansır, bir miktar soğrularak geçer ya da tamamen etkilenmeden geçer. Bunu ilkokul fen bilgisi derslerinden opak, yarı opak ve saydam cisimler olarak hatırlayabiliriz. Bir malzeme bir ışık ışınına bu 3 durumdan birini etki edebilir. Fakat özel bir malzeme ile bu durumların 3’nünde aynı anda gerçekleşme ihtimali olursa ne olur?
Metamalzemeler doğada bulunan malzemelerde bulunmayan elektronik elektromanyetik özelliklere sahip olacak şekilde laboratuvarda üretilen yapay malzemelerdir. Bu malzemeler içerisinde elektromanyetik dalgalar alışılmışında farklı bir şekilde bükülür. Bunu sağlamak için bu madde içerisinde minik implantlar yerleştirilir. Bu implantlar ışınımın yolunu istediğimiz şekilde değiştirebilir ışını bükebilir ve yönlendirir. Eğer ışınımları her durumda istediğimiz gibi yönetebilir yansımaları ve oluşan gölgeleri ortadan kaldırabilirsek bir nesneyi görünmez hale getiririz. Yani bir başka deyişle bu durumu şöyle açıklayalım; ortada bir problem olmasını istemiyorsak problemi ortadan kaldırırız. İstediğimiz doğrultusunda kontrol edebildiğimiz ışığı (belirli dalga boyları) kontrol altında tutabildiğimiz için görünmezlik elde ederiz.
Işığı Nasıl Kontrol Ederiz?
Işığı kontrol etmedeki temel olayın onu istediğimiz şekilde ‘kırmak’ olduğu aşikâr. Işığın bükülmesi ile aynı şeyi kastediyoruz. Materyallerin içerilerinden ışık geçirdiği zaman o ışık ışınlarını etkiler ve yönlerinin değiştirebilirler. Işığın yönünü değiştirilme yeteneğine kırılma indisi demekteyiz. Her materyal farklı, kendisine özel bir kırılma indisine sahiptir. Örneğin camın arkasından gördüğümüz görüntüde bile bir miktar kırılma bulunur fakat bu miktar o kadar küçüktür ki çıplak göz ile farkına varılması çok zordur. Bu etkiyi havuzda, denizde ellerinize veya akvaryumda balıklarınıza bakarken daha net görebilirsiniz. Suyun veya camın içerisinde ışınların kırılmasının nedeni, maddenin bir ortamdan diğer ortama geçerken veya yoğun ve şeffaf bir ortama girince yavaşlamasıdır. Ortam ne kadar yoğun olursa kırılma indisi o kadar büyük olur. Bu oranlar cam için 1,5 elmas için 2,4 ve hava içinde 1,0005’tir. Serap olayı bu kırılma indisine bir örnektir. Bu sayılar genellikle sabittir ve ışınlar bir madde içerisinden geçtiği sırada bükülerek tekrar düz bir çizgi üzerinde yollarına devam ederler.
Işınlar maddeler üzerine gelirken yaptıkları açılar “90” derece olduğunda ışık malzemenin sınır çizgisinde hareket edecek ve 90 dereceden büyük olduğundaysa yansıma gerçekleşecektir. Şimdi tam bu noktada kırılma indislerini maddenin her noktasında istediğimiz gibi değiştirebildiğimizi ve hatta bu açının 0 derecenin de altına gelebileceğini yani negatif bir kırılma indisine sahip olduğumuzu düşünelim. Işınları istediğimiz şekilde saptırarak cismin etrafında dolaşacak şekilde kontrol edebilirsek cisim görünmez olur. Bu ancak negatif kırılma indisi ile mümkündür. Metamalzemelerde bahsettiğimiz “Metamalzemeler doğada bulunan malzemelerde bulunmayan elektromanyetik özellik” ise budur.
Metamalzeme tarihte ilk defa Sovyet bir fizikçi olan Victor Veselago tarafından ele alınmıştır. Üretilmesi ilk başlarda imkansız görülse de son zamanlardaki teknolojik gelişmelerle birkaç farklı malzemenin mikroskobik alaşımlarının farklı atom dizilimlerinin homojen olmayan şekilde birleştirilmesiyle elde edilmiştir. Teorik olarak uygulanabilir ve en gelişmiş görünmezlik yönteminin önünde bulunan en büyük zorluk dalgalarını bükmesini istediğimiz metamalzemelerin içerisine yeterli implantları yerleştirmektir. Farklı renklerin farklı dalga boyları için o dalga boyunda o rengin ışık ışınlarını kontrol edecek uzunluktaki implantlar gerekecektir. Örneğin yeşil ışığın dalga boyu 500 nanometredir.
Görünmezlik, optik fizik ve görünmezlik kuramlarının ilerleyişi nanoteknolojinin gelişimiyle paralel olacaktır.
Teknoloji! Başlı başına uçsuz bucaksız bir devrim! Gelecekte çok farklı bir dünya?’nın olacağı aşikar. Kuantum, nanoteknoloji, kara cisimler… Ve diğer başlıklar çok yakında! İyi okumalar.