In Romanen, Filmen und Legenden hat sie seit Jahrhunderten einen festen Platz – die Unsichtbarkeit. Vom antiken Perseus, über das Hightech-Auto von James Bond bis hin zum Tarnumhang von Harry Potter – Immer wieder nutzten die Helden dieser Geschichten diese Fähigkeit, um ihre Ziele zu erreichen oder sich vor Widersachern zu verbergen. Jetzt zeigt eine neue, in der Fachzeitschrift New Journal of Physics veröffentlichte Studie, dass Tarnkappen und Unsichtbarkeit keineswegs nur dem Reich der Fantasie entstammen, sondern näher liegen als angenommen.
{1l}
Die Wissenschaftler beschreiben in ihrer Studie die Physik mehrerer theoretischer Wege, um die ultimative Illusion der Unsichtbarkeit zu erzielen. „Objekte sind sichtbar, weil sie Lichtstrahlen reflektieren“, erklärt Ulf Leonhardt von der schottischen St. Andrews Universität. „Um unsichtbar zu werden muss das Objekt Licht passieren lassen oder aber das Licht um sich herum lenken. In dieser Publikation geht es um Geräte, die Licht oder Radiowellen um ein Loch im Gerät herumlenken. Jedes Objekt, das in diesem Licht platziert wird, wird daher unsichtbar. Das Licht fließt um das Loch herum wie Wasser um ein Hindernis.“
Beugung des Lichts entscheidend
Die Beugung des Lichts ist die Ursache vieler optischer Illusionen, wie beispielsweise der Fata Morgana in der Wüste. „Die Geräte arbeiten nach dem Prinzip der Fata Morgana. Aber während diese Lichr reflektiert und so das schimmernde Bild erzeugt, beugt die ‚Unsichtbarkeitsmaschine’ das Licht ohne ein solches Bild zu erzeugen.“, erklärt Leonhardt. Um das zu erreichen müssen die Geräte speziell entwickelte so genannte Refraktionsprofile aufweisen. Der Refraktionsindex ist ein Maß für die optische Länge, die das Licht in einem Medium zurücklegt.
Je höher der Refraktionsindex, desto länger ist der Weg des Lichtstrahls. Das Licht strebt danach, möglichst den kürzesten Weg zurückzulegen und bevorzugt demnach Medien mit niedrigem Refraktionsindex. Am Beispiel der Fata Morgana: Die heiße Wüstenluft in Bodennähe besitzt einen niedrigeren Refraktionsindex als die darüber liegenden Luftschichten. Das Licht wird daher an der Luftschichtengrenze gebrochen und erzeugt so die Reflektion.
Radarwellen und Handystrahlung als erster Test
Der nächste Schritt für die Forscher ist nun der tatsächlich Bau einer solchen “Tarnkappe”. Erreichen wollen sie dies unter anderem mithilfe neu entwickelter Materialien, der so genannten Metamaterialien. Erste Versuche werden allerdings zunächst nicht das sichtbare Licht, sondern vielmehr Radarwellen und die von Mobiltelefonen genutzten elektromagnetischen Frequenzen beugen. Solche Geräte könnten dann beispielsweise eingesetzt werden, um sensible Elektronik in Flugzeugen vor der Handystrahlung abzuschirmen. Nach Ansicht der Forscher wären dann aber auch „Tarnkappen“ für das sichtbare Licht nicht allzu weit entfernt.
(Institute of Physics, 31.07.2006 – NPO)
