Die Unsichtbarkeitsforschung macht Fortschritte

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Meldungen über angebliche Durchbrüche häufen sich. Dabei wird allerdings gerne auch mal übertrieben. So vermeldeten etwa Forscher um Andrea Alu von der Universität Texas im Januar 2012 im „New Journal of Physics“, dass es ihnen erstmals gelungen sei, dreidimensionale Objekte verschwinden zu lassen. Die Forscher nutzten sogenannte plasmonische Metamaterialien. Metamaterialien sind künstlich hergestellte Strukturen mit besonderen optischen Eigenschaften. Sie streuen elektromagnetische Strahlung – dazu gehört auch Licht – auf eine Weise, wie es natürliche Materialien nicht können. Das menschliche Auge sieht die Umwelt nämlich nur, weil Licht von ihr abgestrahlt wird. Wer diese Reflektion kontrolliert, kann Gegenstände unsichtbar machen.


Bild: manwalk / pixelio.de

Ein 18 Zentimeter langes Rohr wurde getarnt

Die texanischen Forscher bauten ein Material, das Licht genau entgegengesetzt zu ganz normalen Gegenständen streut – also eine Art Photonegativ erstellt. Wenn sich die Streufelder des Materials mit denen des Gegenstandes überlagern – als würden Negativ und Positiv aufeinander liegen – heben sie sich auf. Es werden keine Informationen über den Gegenstand zum Auge geschickt. Er ist unsichtbar. Auf diese Weise konnten die Physiker ein 18 Zentimeter langes Rohr tarnen. Der Haken: Die Tarnkappe absorbierte zwar Wellen, aber nur Mikrowellen, die Menschen sowieso nicht sehen, nur messen können.

Der Wellenlängenbereich ist maßgeblich

Obwohl es viele Ansätze für Tarnkappen gibt, ein Problem eint sie: Sie tarnen nur bis zu einem bestimmten Wellenlängenbereich. Licht, Radiowellen, Mikrowellen oder Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit einer bestimmten Anzahl von Schwingungen pro Sekunde. Nur der Frequenzbereich von etwa 789 Terahertz bis 385 Terahertz ist für das menschliche Auge sichtbar. Darüber beginnt das unsichtbare ultraviolette Licht, während Radio- und Mikrowellen unter 300 Gigahertz liegen. Das gegenwärtige Material kann höhere Frequenzen nicht gut lenken.

Ein dreidimensionales Objekt verschwand

Der jüngste wirkliche Coup in der Unsichtbarkeitsforschung gelang im Jahr 2011 Joachim Fischer und Tolga Ergin vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Erstmals konnten sie ein dreidimensionales Objekt im sichtbaren Bereich verschwinden lassen. Sie legten dafür eine Spiegelfolie auf den Boden. Versteckt man unter dieser Folie einen Gegenstand, entsteht ein kleiner Hügel. Wenn man von oben auf die Folie schaut, verzerrt der gewölbte Spiegel das Bild. Wie im Spiegelkabinett.

Nur die Größe passt noch nicht ganz

Die Karlsruher Tarnkappe reflektierte die Lichtstrahlen so, als kämen sie von einem flachen Spiegel. Das Tarnmaterial besteht aus zugeschnittenen, kubisch-flächenzentrierten Kristallen. „Es sieht aus wie aufeinandergestapelte Holzscheite“, sagte Tolga Ergin vom KIT. Das Material wird einfach auf den Hügel gelegt und bringt ihn zum Verschwinden – sogar aus allen Perspektiven, wenn auch nur bei rötlichem Licht. „Würden wir die Struktur verfeinern, könnten wir auch das sichtbare Lichtspektrum abdecken“, sagte Ergin. Ein Größenproblem hat die Tarnkappe allerdings: Sie versteckt ein Objekt in der Größe von 0,026 mal 0,01 Millimeter – das reicht nicht mal ganz für ein menschliches Haar.

„Auf den Schirm“

Dieser legendäre Ausspruch eines Raumschiff-Commanders aus einer Serie funktioniert allerdings nur dann, wenn das andere Schiff keine Tarnvorrichtung hat. Sonst konnte nur bei sehr genauer Beobachtung ein „Schwimmern“ erkannt werden. Es ist vielleicht etwas weit hergeholt, aber vor 100 Jahren konnte sich auch kaum ein Mensch vorstellen, dass nur wenige Jahrzehnte später Flaggen auf dem Mond gehisst werden.

John U. Doe