Rochester cloak : une cape d’invisibilité à la Harry Potter ? Pas vraiment

L'Université de Rochester, dans l'État de New York, a récemment mis en ligne une vidéo pour le moins surprenante. Intitulée « la cape de Rochester », en hommage à Harry Potter, elle montre un système permettant de faire disparaitre des objets. Mais la réalité n'est pas aussi simple et nous avons décidé de faire le point sur ce qui se cache vraiment derrière cette annonce. Entre rêve et réalité, qu'en est-il de la promesse d'une cape d'invisibilité ?

Commençons par une définition de base : que veut dire « être invisible ?  »

Depuis de longues années, la recherche de l'invisibilité est une quête entreprise par de nombreux scientifiques à travers le monde. Le CNRS s'est d'ailleurs penché sur la question il y a un peu plus d'un an, ce qui avait été l'occasion d'une conférence de presse au titre équivoque : l'invisibilité, rêve ou réalité.

Dès le début, la présentation s'attardait alors sur une notion importante, trop souvent reléguée au second plan : donner une définition de ce qu'est exactement « être invisible ». Est-ce simplement ne pas être vu par quelqu'un ou quelque chose ? Non, pas uniquement, sinon la nuit tout permettrait de se rendre invisible ou presque.

Pour le Centre national de la recherche scientifique, la bonne définition serait plutôt la suivante : « exhiber une scène identique en présence ou en l'absence d'objet », la nuance est importante.

Predators, Klingons, Cylons et Harry Potter ont déjà ce qu'il faut, pas les scientifiques

Car les références au fait de se cacher de ses ennemis dans les films et séries phares de ces dernières années sont nombreuses. On peut citer la tenue de combat de Predator, les vaisseaux Klingons dans Star Trek, les Cylons dans Battlestar Galactica que certains n'avaient pas vu venir, ou encore la fameuse cape d'Harry Potter. Depuis que cette saga est passée dans les salles de cinéma, la cape d'invisibilité est devenue un véritable phénomène pour certains, voire une quête du Graal.

Sciences et Avenir par exemple, en parlait dès le mois de mai 2006. Il était alors question de matériaux capables de laisser « couler » la lumière autour d'eux, un peu à la manière d'un galet avec l'eau d'une rivière. Mais il ne s'agissait alors que d'une analyse théorique, la mise en pratique est bien souvent une autre paire de manches, surtout si l'on s'intéresse au spectre de la lumière visible.

En effet, les premiers résultats arrivèrent début 2012 avec un matériau capable de se rendre « invisible », mais aux micro-ondes seulement, c'est du moins ce qu'indiquent nos confrères de Live Science. Pour autant, la cape d'invisibilité est encore loin étant donné que cela ne concerne pas le spectre des ondes visibles. La possibilité de voir un tel prodige se réaliser un jour s'éloignait donc encore un peu plus de nous... avant de revenir en force il y a quelques jours.

Quand l'Université de Rochester évoque la cape d'invisibilité d'Harry Potter...

En effet, l'Université de Rochester a publié une vidéo présentant l'avancée de ses travaux dans le domaine de l'invisibilité. Et si beaucoup de nos confrères ont fait un parallèle avec le sorcier de Poudlard, c'est peut-être simplement à cause des premières secondes de la vidéo publiée pour l'occasion :

En effet, on y voit Harry Potter, sa cape et une question : « comment cela fonctionne-t-il dans le monde réel ? ». On nous explique alors que les scientifiques travaillent sur tous types de systèmes complexes, mais que l'Université de Rochester a trouvé un moyen bien plus simple.

Cette question n'était pas posée pour la création d'une cape précisement, mais sur la notion d'invisibilité au sens large du terme, ce qui change tout : la suite de la présentation n'a absolument rien à voir avec un tel résultat.

... et présente un système de quatre lentilles à placer devant et derrière l'objet

En effet, plutôt que s'intéresser aux très complexes métamatériaux capables de dévier les flux de photons, l'équipe a utilisé un ensemble composé de lentilles optiques : « laissant de côté les composants spécialisés, John Howell et son étudiant Joseph Choi ont développé une combinaison de quatre verres standards qui maintiennent l'objet caché lorsque le spectateur se déplace de quelques degrés par rapport à la position de visualisation optimale » explique l'Université.

Si un tel jeu d'optique permettant de cacher « facilement » un objet existe déjà depuis longtemps (les magiciens savent ce qu'on peut faire avec les jeux d'optique), le système se démarque par contre sur plusieurs points.

La réelle nouveauté ? Pas de distorsion et la possibilité de changer d'angle de vision

Tout d'abord, l'équipe de chercheurs annonce qu'il n'y a pas de distorsion de l'image, et ce, même si l'utilisateur change légèrement son angle de vue (voir la vidéo lorsque le fond prend la forme d'une grille de couleurs). De plus, et contrairement aux métamatériaux actuels, ce système fonctionne avec l'ensemble du spectre de la lumière visible et pas uniquement avec certaines longueurs d'onde spécifiques.

C'est d'ailleurs là ce qui semble être la seule nouveauté : l'Université de Rochester a mis au point un ensemble de quatre lentilles qui ne produisent pas de distorsion de l'image et qui permettent un certain débattement au niveau de l'angle de vision... pour le reste, rien de bien nouveau. Tous les détails techniques se trouvent par ici si vous voulez tenter l'expérience chez vous. Sachez par contre qu'un brevet a été déposé sur ce système.

Invisibilité totale ? Non, un filet de lumière a besoin de passer au milieu des lentilles

Notez que tout ce qui passe devant la lentille n'est pas caché, car il existe une partie au centre qui n'est pas « invisible » : le chemin emprunté par les faisceaux de lumières. La partie « invisible » correspond à la zone orange sur le schéma ci-dessous :

Pour faire simple, il sera possible de cacher intégralement un Donuts par exemple, mais pas un hamburger puisque le centre de ce dernier est plein. Dans la vidéo de présentation de Rochester Cloak, on voit d'ailleurs que les expériences ne passent jamais par le milieu du jeu de lentille (doigts de la main écartés, règle et stylo sur la partie supérieure uniquement, tête sur la partie droite, etc.)... Enfin à une exception près. 

En effet, lorsqu'un des scientifiques passe sa main avec le pouce qui pince l'index, on voit que l'image dans la lentille devient noire une fraction de seconde : c'est le moment où le centre des lentilles est obstrué par la main. Ensuite tout revient à la normale et la notion d'invisibilité reprend le dessus sur celle de l'illusionnisme :

Le cas de Rochester Cloak... qui n'a rien à voir avec une quelconque cape d'invisibilité

Mais finalement, pourquoi a-t-on autant entendu parler d'une cape d'invisibilité ? Bonne question...  car le système présenté par les chercheurs n'a finalement rien à voir avec un tel objet. Et si les premières secondes de la vidéo évoquent le cas d'Harry Potter, le reste de la vidéo est d'ailleurs assez explicite.

En effet, il est nécessaire d'avoir des lentilles devant et derrière le, ou les objets, que l'on souhaite cacher. Dans le cas d'un être humain par exemple, une telle solution ne sera pas des plus discrètes, d'autant plus que cela ne fonctionne que sur un axe, certes avec un petit débattement, mais pas au point de changer de position à 90° par exemple.

Dans une telle situation, la notion d'invisibilité prendrait un sacré coup dans l'aile. Et encore, nous n'avons même pas précisé qu'il faudrait que la personne dispose d'un trou en son milieu pour laisser passer les rayons lumineux, et qu'un jeu de lentilles de 1,5 à 2 mètres de diamètre n'a rien de facile à transporter.

À défaut d'une cape, d'autres applications sont-elles envisageables ?

Quoi qu'il en soit, John Howell évoque quelques pistes pratiques pour ce procédé : un chirurgien qui regarde à travers ses mains afin de se concentrer uniquement sur ce qu'il est en train de faire, sans distorsion de l'image, ce qui pourrait être fâcheux dans le cas contraire. Il est aussi question d'un chauffeur de poids lourd qui pourrait avoir une meilleure visibilité en cachant la remorque de son semi. 

Bref des applications pratiques et intéressantes qui n'ont pas de quoi générer un buzz mondial sans consistance, mais qui pourraient bien changer le quotidien de certains dans les années à venir.