Terahertz-Strahlen Strip-Scanner spürt verborgene Kunst auf

Mit Terahertz-Scannern kann man Leuten unter die Kleidung blicken, zum Beispiel, um an Flughäfen nach verborgenen Waffen zu suchen. Nun wollen Archäologen mit den Geräten auf alten Kirchenwänden übermalte Bilder finden - und damit die Kunstgeschichte revolutionieren.

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Q bastelt gerade daran. Spätestens im übernächsten Film wird er James Bond ein etwa handtellergroßes Gerät überreichen. Der Agent wird es zwischen spitzen Fingern drehen und fragend eine Augenbraue hochziehen. "Das ist ein Terahertz-Scanner", wird Q sagen. "Der findet alles. Zum Beispiel Milzbrandviren in verdächtigen Briefumschlägen. Oder er kann Kleidung unsichtbar und darunterliegende Waffen sichtbar machen." 007 wird auch noch die zweite Augenbraue hochziehen und den Scanner auf die hübsche Laborassistentin von Q richten. Die erscheint dann auf dem Display. Nackt. "He!", wird sich der Tüftler beschweren und verächtlich schnauben.

In der Realität sind Terahertz-Strahlen nicht so einfach zu handhaben, auch wenn sie sich bei Zollbeamten und Heimatschützern tatsächlich steigender Beliebtheit erfreuen. Die Strahlen, die im elektromagnetischen Spektrum zwischen der Infrarot- und der Mikrowellenstrahlung liegen, trotzen bislang noch der kommerziellen Ausbeutung. Sie können mit herkömmlichen Empfängern so gut wie nicht mehr wahrgenommen werden. Die Technik steckt aber noch in den Kinderschuhen, die Entwicklung von Terahertz-Sendern ist bislang zu kostspielig für die breite Anwendung.

Terahertz-Strahlen werden an Flughäfen eingesetzt

Immerhin wurden im Jahr 2005 erste Testgeräte auf ausgewählten Flughäfen aufgestellt, um verdächtige Passagiere auf Waffen und Sprengstoff zu durchleuchten. Anders als die Röntgenstrahlung sind die Terahertz-Strahlen für den Durchleuchteten gesundheitlich unbedenklich, denn sie sind nicht ionisierend; ihre Energie reicht nicht aus, um Elektronen von Atomen wegzurempeln - und somit die Zellen des Körpers zu schädigen. Aber auch im großen Maßstab sind die Strahlen bereits im Einsatz, die Esa misst damit beispielsweise die Oberflächentemperatur der Erde.

Zu den Spezialisten, die weltweit an einer Nutzung dieser Wellen arbeiten, gehört auch ein Team von der University of Michigan. Die kleine Arbeitsgruppe hat sich allerdings einen Anwendungsbereich gesucht, der friedlich, sauber, schön und kulturell wertvoll ist: alte Wandgemälde. Denn die farbenfrohen Bilder an Kirchen- oder Palastmauern sind oft im Laufe der Geschichte übermalt oder mit Gips verspachtelt worden. Die alten Bilder sind so mit bisherigen Techniken nicht mehr auffindbar und scheinbar für immer verloren.

In ersten Tests haben die Wissenschaftler schon Bleistiftzeichnungen sowohl unter Farb- als auch unter Gipsschichten wieder sichtbar machen können. Und im März geht es raus aus dem Labor. Gemeinsam mit Spezialisten aus dem Louvre will das Team im französischen Vif der Kirche Saint-Jean-Baptiste einen Besuch abstatten. An den Wänden des Gotteshauses aus dem 13. Jahrhundert wurden unlängst unter fünf Schichten Gips Fresken aus dem 13. und 14. Jahrhundert entdeckt. Doch die Restauratoren gaben nach ersten Freilegungsversuchen auf und warten jetzt auf die Hilfe der Physiker aus Michigan.

Die bringen ihren T-Ray-Scanner mit. "Terahertz-Strahlung hat seltsame Eigenschaften, weil es quasi-optisch ist. Es ist Licht, aber es ist auch kein Licht", beschreibt Bianca Jackson die merkwürdigen Strahlen. Sie schreibt an ihrer Doktorarbeit über Terahertz und hat die Ergebnisse ihrer Farbforschungen gerade in der Zeitschrift "Optics Communications" veröffentlicht. Der T-Ray wurde von der in Ann Arbor ansässigen Firma Picometrix entwickelt. Sein Vorgängermodell dient allerdings ganz anderen Zwecken. Damit untersucht die Nasa regelmäßig die Tanks des Space Shuttle auf Beschädigungen. Die eigentlichen Tankwände liegen nämlich unter dicken Schichten von Isolierschaum verborgen.

"In Frankreich allein gibt es 100.000 Kirchen"

Der T-Ray schickt ultraschnelle Laser-Impulse an eine Halbleiterantenne, die dann wiederum Impulse von Terahertz-Strahlung aussendet. Die Strahlen durchdringen den Gips, und ein Teil von ihnen wird von den darunterliegenden Schichten reflektiert. Wie schnell sie zurückgeworfen werden und über wie viel Energie sie dann noch verfügen, hängt von dem Material ab, auf das sie unter dem Gips treffen. Die Pigmente unterschiedlicher Farben haben dabei ein jeweils charakteristisches Signal. "Ein Empfänger misst die reflektierte Energie, und dann können wir diese Daten in das Bild umrechnen, das unter der Deckschicht verborgen ist", erklärt Jackson.

Für ihre ersten Versuche hatte die junge Physikerin natürlich noch kein Wandgemälde zur Verfügung. Also malte sie mit Bleistift einen Schmetterling und überzog ihn mit unterschiedlichen Schichten in anderen Farben. Egal ob mit Schwarz, Weiß, Ocker oder Rot übermalt - der T-Ray konnte durch die Oberschichten hindurch den Schmetterling wieder sichtbar machen. Auch vier Millimeter Gips waren kein Problem für das Gerät. Damit ist das Gerät allen bisherigen Methoden zur Auffindung selbst dünnster Farbschichten weit überlegen. Sollte sich der T-Ray auch in Vif bewähren, würde das die Kunstgeschichte revolutionieren. "In Frankreich allein gibt es 100.000 Kirchen. Wir wissen, dass in vielen davon alte Wandgemälde verborgen sind. Dies wäre eine schnelle Methode, sie zu finden", sagt Jacksons Doktorvater Gèrard Mourou, der auch den Kontakt zu Saint-Jean-Baptiste hergestellt hat.

Der kleine Schmetterling war nur der Anfang. Bianca Jacksons Traum ist es, an der Auffindung der verlorenen "Schlacht von Anghiari" des Leonardo da Vinci beteiligt zu sein. Seit Generationen suchen Kunsthistoriker fieberhaft nach dem unvollendeten Gemälde. Sie vermuten es hinter einer Wandmalerei von Giorgio Vasari im Florentiner Palazzo Vecchio. Wenn die Doktorandin von dem verlorenen Da-Vinci-Werk spricht, hört man die Vorfreude in ihrer Stimme. Derzeit untersucht der Ingenieur Maurizio Seracini die verdächtige Fläche noch mit einem Neutronenscanner. "Wir versuchen gerade, Kontakt mit Seracini aufzunehmen, um ihm eine Zusammenarbeit anzubieten", verrät Jackson im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Mit Terahertz kommen wir sicherlich weiter als mit Neutronen."



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