Twintig jaar nadat hij wereldfaam verwierf met de uitvinding van een onzichtbaarheidsmantel, richt de Britse natuurkundige John Pendry zich op nog ambitieuzere doelen. De onderzoeker van Imperial College London gebruikt dezelfde principes die hem destijds beroemd maakten om metamaterialen te ontwikkelen die inzicht kunnen geven in de extreme natuurkunde van zwarte gaten.
Van stealth-technologie naar wetenschappelijke doorbraak
Pendry's carrière nam een beslissende wending in de jaren negentig, toen een collega hem een bijzonder stuk stealth-technologie toonde dat was ontwikkeld om Britse schepen te verbergen voor radar. newscientist.com was het een polymeer doordrenkt met chaotisch gestructureerde koolstofvezels. Het cruciale inzicht dat Pendry toen kreeg, was dat niet de koolstofatomen zelf, maar hun specifieke structurele ordening het materiaal zo effectief maakte.
Deze ontdekking legde de basis voor zijn latere werk aan metamaterialen – kunstmatig vervaardigde materialen met eigenschappen die niet in de natuur voorkomen. Door de structuur van materialen op nanoschaal te manipuleren, kunnen wetenschappers bepalen hoe licht zich erdoorheen beweegt.
Toepassingen ver voorbij onzichtbaarheid
Hoewel Pendry's onzichtbaarheidsmantel wereldwijde aandacht trok, beschouwt hij dat werk inmiddels als verleden tijd. In zijn eigen woorden heeft hij zich toegelegd op "meer opwindende dingen". De praktische toepassingen van zijn uitvindingen lijken hem nauwelijks te interesseren, terwijl ingenieurs zijn ideeën willen gebruiken voor alles van aardbevingsbescherming tot zelfrijdende auto's.
hindustantimes.com, zoals George Eleftheriades van de Universiteit van Toronto, die grote objecten onzichtbaar kan maken voor radar. Ook het Canadese bedrijf HyperStealth Biotechnology Corp. heeft comicsands.com een werkende onzichtbaarheidsmantel gecreëerd die in actie te zien is.
Licht buigen door tijd in plaats van ruimte
Pendry's huidige onderzoek richt zich op een fundamenteel andere vraag: kan licht niet alleen door de ruimte, maar ook door de tijd worden gebogen? Deze theoretische verkenning zou materialen kunnen opleveren die de extreme natuurkundige omstandigheden rond zwarte gaten kunnen simuleren.
Het principe achter deze nieuwe generatie metamaterialen blijft hetzelfde als bij de onzichtbaarheidsmantel. howstuffworks.com werken metamaterialen door de manier te veranderen waarop elektromagnetische golven – zoals licht of radar – met materie interageren. Door nanostructuren in specifieke patronen te arrangeren, kunnen onderzoekers bepalen hoe straling wordt gebogen, gereflecteerd of geabsorbeerd.
Van theorie naar praktijk
Pendry's loopbaan begon in de jaren zeventig als theoretisch natuurkundige. Hij werkte aanvankelijk aan relatief onopvallende problemen, zoals de gedetailleerde interacties tussen elektronen en vaste materie. Deze ogenschijnlijk saaie fundamentele kennis bleek echter cruciaal voor zijn latere doorbraken.
De wetenschapper benadrukt dat zijn ware erfenis verder reikt dan de spectaculaire demonstraties van onzichtbaarheidstechnologie. De onderliggende principes van metamaterialen openen deuren naar toepassingen die twintig jaar geleden ondenkbaar waren. Van het manipuleren van geluidsgolven tot het beheersen van warmtestraling – de mogelijkheden lijken eindeloos.
Wetenschappelijke ambitie boven commercieel succes
Wat Pendry onderscheidt van veel andere uitvinders is zijn schijnbare onverschilligheid voor de commerciële toepassingen van zijn werk. Terwijl bedrijven en militaire organisaties wereldwijd investeren in onzichtbaarheidstechnologie, richt hij zijn blik op fundamentele vragen over de aard van ruimte, tijd en licht.
In zijn keuken in Londen hangt een grote foto van sterk vergrote vitamine C-kristallen – een kaleidoscoop van paarse, groene, gele en witte scherven. Het beeld symboliseert zijn fascinatie voor structuur en ordening op microscopisch niveau, de basis van al zijn werk aan metamaterialen.
De vraag is nu of Pendry's nieuwe ideeën over het buigen van licht door tijd even revolutionair zullen blijken als zijn onzichtbaarheidsmantel. Als zijn eerdere track record een indicatie is, zou de wetenschappelijke wereld er goed aan doen zijn werk nauwlettend te volgen.