Täuschen statt Tarnen

01.02.2013

Die Idee des Tarnumhangs à la Harry Potter erhält durch eine Arbeit chinesischer Forscher neue Nahrung - mit einer cleveren Abwandlung

Wer in der Schule in Physik gut aufgepasst hat, kennt vielleicht noch diesen Satz: "Einfallswinkel ist gleich Austrittswinkel." Allgemeiner formuliert haben wir gelernt, dass Licht beim Übergang von einem Stoff zum anderen stets so gebrochen wird, dass es den Stoff auf der gegenüberliegenden Seite einer auf den Austrittspunkt gefällten Senkrechten verlässt. Wie groß der Winkel genau ist, bestimmt der so genannte Brechungsindex, der stets positiv sein sollte.

Das ist auch tatsächlich bei allen natürlich vorkommenden Stoffen der Fall. Allerdings zeigte sich später, dass sich künstliche Stoffe konstruieren lassen, in denen der Brechungsindex für Licht bestimmter Wellenlängen negativ wird. Diese so genannten Metamaterialien regen die Phantasie der Forscher schon an, seit 2006 britische Wissenschaftler vorschlugen, damit einen Tarnumhang zu konstruieren (Ich sehe, dass du mich nicht siehst).

Aus den bloßen Plänen sind inzwischen praktische Experimente geworden - zuletzt machten sogar Tarneinrichtungen für Schall (Besser schlafen dank Geräusch-Tarnumhang) und für die Zeit (Das Zeitversteck) Schlagzeilen. Trotzdem sind die Ingenieure hier noch ganz am Anfang. Erstens deshalb, weil der erwünschte Effekt stark wellenlängenabhängig ist. Und zweitens, weil die Forscher mit realen, nicht idealen Systemen zu tun haben, bei denen immer Verluste auftreten. Ein Tarnumhang arbeitet aber nicht in einem einzigen Schritt: Damit ein Objekt unsichtbar wird, muss man zum einen die Reflexion von elektromagnetischer Strahlung daran verhindern - zum anderen aber auch ein Ersatzbild erzeugen. Nur wenn statt eines schwarzen Lochs an Stelle des Objekts dessen Hintergrund zu sehen ist, ist die Illusion vollkommen.

Ein Team chinesischer Forscher von den Universitäten in Nanjing und Singapur macht aus der Not nun eine Tugend (und verhindert zugleich, dass die Menschheit den Vertrag von Algeron verletzt). Die Idee, die die Wissenschaftler in einem frei verfügbaren Paper beschreiben, besteht darin, einfach auf den zweiten Teil des Prozesses zu verzichten, also nicht umständlich den Hintergrund nachzubilden.

Stattdessen projizieren sie einfach den Abfall des ersten Teils des Prozesses in die Gegend - verzerrte Geisterbilder, deren Erscheinen das ursprüngliche Objekt zwar nicht verbirgt, das Beobachter aber davon ablenkt. Im Grunde handelt es sich also um Tarnkörper, wie das Militär sie zur Raketenabwehr verwendet - jedoch sind diese Geisterbilder eben rein virtueller Natur.

Wie genau sie aussehen, lässt sich beim Entwurf des Tarngerätes festlegen. Es ist ebenfalls möglich, einen leeren Punkt als Ziel der Transformation zu nutzen - die Geisterbilder erscheinen trotzdem. Einschränkend gilt allerdings, dass die Forscher bisher nur in der Ebene gearbeitet haben - ob sich die Bilder auch räumlich erzeugen lassen und in welcher Qualität, wäre erst noch zu zeigen. Hinzu kommt, dass die Dimensionen, um die es derzeit geht, im Zentimeterbereich liegen. Bis das Täuschgerät einen Kampfjet in ein Zivilflugzeug oder eine Enterprise in einem romulanischen Warbird der D'deridex-Klasse verwandeln kann, dürften noch Jahrzehnte vergehen.

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