Tarnkappen-Technik Wer wäre nicht gerne unsichtbar?

Siegfried hatte eine, der griechische Held Perseus ebenfalls, Harry Potter sowieso: Tarnkappen, die ihre Träger unsichtbar machen, beflügeln seit Jahrtausenden die Phantasie der Menschen. Jetzt sind Forscher dabei, wirklich welche zu entwickeln: In fünf Jahren könnte es Prototypen geben.


Marseille - Unsichtbar wie "Harry Potter" unter dem Zaubermantel: Was vor einigen Jahren noch unvorstellbar schien, halten Wissenschaftler heute für machbar. Mit neuen Materialien sind demnach Prototypen von "Tarnkappen" schon im nächsten Jahrzehnt möglich. Und warum nur Menschen verschwinden lassen? Das Prinzip funktioniert auch bei Autos, Flugzeugen und Häusern.

Noch, aber nicht mehr lange Science-Fiction: Einfach verschwinden, unsichtbar werden

Noch, aber nicht mehr lange Science-Fiction: Einfach verschwinden, unsichtbar werden

Den Startschuss im Rennen um die Unsichtbarkeit gab der britische Physik-Theoretiker Sir John Pendry vom Londoner Imperial College. Für "sichtbares Licht" sei ein Demonstrationsobjekt binnen fünf Jahren vorstellbar, sagt Pendry. "Praktische Anwendungen werden allerdings sehr viel mehr Zeit in Anspruch nehmen."

Angeregt durch Pendrys Arbeiten stellten im vergangenen Jahr Wissenschaftler der Duke-Universität im US-Bundesstaat North Carolina einen Kupferring vor, der ein zweidimensionales Objekt unsichtbar machen kann. Allerdings funktionierte das Experiment nicht bei normalem Tageslicht, sondern bei Mikrowellen - etwa Radarstrahlen. Doch damit war laut den Forschern der Beweis erbracht, dass Unsichtbarkeit nicht allein ins Reich der Zauberer oder Science-Fiction-Märchen à la "Raumschiff Enterprise" gehört.

Interessant für die Rüstungsindustrie

Das glaubt auch das US-Militär. Dessen Forschungsagentur DARPA finanzierte einen Teil des Projekts der Duke-Forscher.

Normalerweise bewegt sich Licht in der Natur geradeaus. Albert Einstein zeigte als erstes, dass Lichtstrahlen durch die Gravitation eines Gestirns auch gekrümmt werden können. Damit das Licht ein Objekt umgeht und dieses unter allen Blickwinkeln verborgen bleibt, setzen die Forscher auf neuartige "Metamaterialien". Wie bei Wasser, das durch einen im Fluss liegenden Stein geteilt wird und sich hinter diesem wieder zusammenfindet, müssten die Lichtstrahlen durch sie umgeleitet werden. Damit unterscheidet sich das Prinzip deutlich von der Technik heutiger "Tarnkappen"-Flugzeuge, bei denen die spezielle Oberfläche die Reflexion so weit wie möglich reduziert.

Die Lichteigenschaften von Wasser verdeutlichen, was die Wissenschaftler nun vorhaben: Trifft ein Lichtstrahl auf Wasser, setzt er seinen Weg fort, aber in einem veränderten Winkel. Deshalb erscheint ein Stock, der ins Wasser gehalten wird, gekrümmt. Metamaterialien hätten dagegen einen sogenannten negativen Brechungsfaktor. Damit würde der Teil des Stocks, der sich unter Wasser befindet, nicht mehr erscheinen. Das Problem: In der Natur gibt es keinen Stoff mit einem negativen Brechungsfaktor.

Nachteil: Wen man nicht sieht, der sieht auch nicht

"Man muss bestehende Materialien so strukturieren, damit sie diese Eigenschaft bekommen", sagt Frédéric Zolla vom Fresnel-Institut in Marseille. "Die Natur zeigt dabei den Weg."

So entstünden die Farben von Opalen nicht durch Pigmente, sondern durch Mikrostrukturen: "Werden Opale unter dem Mikroskop betrachtet, ist nichts als Mikro-Kügelchen aus farblosem Siliziumdioxid zu sehen. Es ist ihre Anordnung, die das Opal-Leuchten verleiht." Zolla hat mit einem Kollegen gerade eine Studie veröffentlicht, die zumindest theoretisch beweist, dass ein von Metamaterialien umhülltes Objekt unsichtbar bleibt, "bis man mit der Nase darauf stößt".

Im Bereich der Radarstrahlen mit einer Wellenlänge von einigen Millimetern ist das relativ einfach, wie die Experimente der Duke-Forscher im Ansatz zeigen. Bei sichtbarem Licht dagegen, dessen Wellenlänge im Bereich von tausendstel Millimetern liegt, müssen die Forscher auf mikroelektronischer Ebene arbeiten. Für unmöglich halten es einige Wissenschaftler, sowohl Unsichtbarkeit bei normalem Licht als auch bei Radarstrahlen zu erreichen. Und auf keinen Fall würde eine Person unter einer "Tarnkappe" nach außen sehen können, sagt Pendry. "An der Geschichte von Harry Potter fehlt deshalb aus Physikersicht ein Stückchen."

Frédéric Garlan, AFP



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