A levitáció módszerei

Mit kapunk, ha egy láthatatlanná tevő köpönyeget leterítünk a földre? Repülőszőnyeget! Nem, ez nem vicc, legalábbis két brit fizikus szerint, akik azt tartják, hogy több, az álcázó eszközökhöz használt különleges anyag képes parányi tárgyak lebegtetésére. Ha ez önmagában nem lenne elég, két kutatócsoport is közelebb került a levitáció rejtélyeinek megfejtéséhez.

A tudósok már korábban is lebegtettek dolgokat, a leghíresebb az a kísérlet volt, melyben erős mágneses mezők alkalmazásával egy békát sikerült elemelniük a talajtól. Az a technika azonban rengeteg energiát emésztett fel, ezzel szemben a legfrissebb elméletek az üres tér kvantum fluktuációi által keletkeztetett természetes energiát aknázzák ki. Az elméletek középpontjában a tárgyakat kvantum erővel összeragasztó, úgynevezett Casimir erő, illetve annak manipulálása áll.

2006 májusában a brit St. Andrew Egyetem kutatói Ulf Leonhardt professzor, valamint a londoni Imerial College csapata John Pendry irányításával egymástól függetlenül arra a következtetésre jutottak, hogy különleges anyagokból előállítható egy abnormális optikai tulajdonságokkal bíró láthatatlanná tevő szerkezet, ami a mikrohullámú tartományban működik.

Még a tavalyi év végén el is készült az álcázó berendezés, méghozzá úgynevezett "metaanyagokból", amelyek parányi fém alkotóelemekből álló komplex szerkezetüknek köszönhetően képesek manipulálni az elektromágneses hullámokat. "Képesek átalakítani a teret, megtévesztve az elektromágneses hullámokat, melyek olyan irányokba mozognak, melyekbe máskülönben nem" - magyarázta Leonhardt, aki munkatársával, Thomas Philbinnel ismerte fel, hogy ez a tulajdonság alkalmazható lehet egészen apró objektumok lebegtetéséhez is.

Ehhez elméletük szerint egy metaanyagot kellene elhelyezni két úgynevezett Casimir-lap közé. Amikor két ilyen ideális vezető lap nagyon közel kerül egymáshoz, a köztük levő vákuum telítődik az elektromágneses mező kvantum fluktuációival. Minél közelebb kerül a két lap egymáshoz, annál kevesebb fluktuáció tud kialakulni a köztük levő résben, ami azonban a lapok külső oldalaira nem vonatkozik. Ez nyomáskülönbséget eredményez a lapok oldalain, egyfajta vonzóerőt hozva létre, ami összetapasztja a lapokat - ezt a jelenséget nevezik Casimir-effektusnak. Magára a Casimir-erőre - amit 1948-ban fedeztek fel és elsőként 1997-ben mértek - jó példa a sima függőleges felülethez mindössze egyetlen ujjával hozzátapadó gekkó.

A metaanyag behelyezésével Leonhardt és Philbin szerint megszakad az elektromágneses mező kvantum fluktuációja, mivel a metaanyagok negatív fénytörési mutatója a várthoz képest az ellenkező irányba hajlítja a ráeső elektromágneses fényhullámokat. Ennek következtében a Casimir erő ellentétes irányba fog hatni, vonzás helyett taszítás lép fel, azaz a felső lap lebegni fog.

A Casimir hatás szakértője, Frederick Capasso szerint jó ötlet metaanyaggal megfordítani a hatást, egyetlen negatívumként a metaanyagok nehézkés alakíthatóságát említi. Ez valószínűleg gátló tényezője lesz a tárgyak lebegtetésének, legalábbis ami a közeli jövőt illeti. Vannak azonban biztató jelek, hogy a levitáció - ha más módszerekkel is - de hamarabb elérhetővé válik. A riverside-i Kalifornia Egyetem kutatói Umar Mohideen vezetésével sikeresen manipulálták a Casimir-erőt az egyik lap fényvisszaverő képességének növelésével, ami így hatékonyabban verte vissza a virtuális részecskéket, megtéve az első lépést a megfordítás irányába.

Capasso szintén egy alternatív megoldáson dolgozik, amivel taszító Casimir-hatást érhetnének el. Számításai szerint a taszító Casimir-hatás létrehozható lenne egy 42,7 mikrométer széles arany bevonatú polisztirén gömb és egy teflon lap között, ha mindkettőt etanolba mártják. "Annak ellenére, hogy a Casimir-erő bármely két alkotóelem között - legyen az az etanol és az arany, az arany és a teflon, vagy a teflon és az etanol - pozitív, a vonzás viszonylagos ereje különböző, és amikor az összes elem együtt van az aranygömb lebegni fog" - taglalta elképzelését a Harvard tudósa.

Capasso első kísérletei arra utalnak, hogy kialakulhat ilyen taszítás, és valóban használható egy tárgy egy másik felett lebegtetésére. Capasso hangsúlyozza, hogy kutatásai még igen gyermekcipőben járnak, mindenek előtt bizonyossá kell tenni, hogy mindez valóban bekövetkezik. Leonhardt szerint a jelenséggel mindennapi eszközeink egész sorának teljesítményét növelhetnék az autók légzsákjaitól kezdve egészen a számítógépes chipekig. A mikro- és nano-gépek a Casimir-erő manipulálásának hatására jóval kisebb vagy nulla súrlódással üzemelhetnek, azonban a nagyobb tárgyak, vagy akár emberek lebegtetésére még nagyon sokat kell várnunk, állítja Leonhardt, így az egyelőre kénytelen lesz megmaradni a fikció, illetve a paranormális történetek keretein belül.