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So bauen Sie einen Zeitumhang mit Spiegeln
Die Fähigkeit, Objekte im Weltraum zu verstecken – Tarnung der Unsichtbarkeit – ist innerhalb von 10 Jahren aus der Welt der Science-Fiction in die praktische Realität gesprungen. Aber die Fähigkeit, Objekte mit der Zeit zu verbergen – zeitliches Cloaking – entwickelt sich noch schneller.
In den letzten zwei Jahren haben Physiker damit begonnen, exotische Metamaterialien zu verwenden, um Zeitlöcher zu schaffen. Die erste Tarnung dauerte nur etwa 100 Nanosekunden. Aber letzten Monat haben Forscher gezeigt, wie man Daten fast in der Hälfte der Fälle verschleiert. Das ist eine beeindruckende Verbesserung.
Heute geht Miguel Lerma von der Northwestern University in Evanston, Illinois, noch weiter. Lerma hat herausgefunden, wie man mit wenig mehr als ein paar geschickt platzierten Spiegeln Zeitumhänge bauen kann, die beliebig lange funktionieren können.
Die Grundidee hinter Time Cloaking ist einfach. Stellen Sie sich vor, Sie sehen eine Uhr, die von einem Laser beleuchtet wird. Unter normalen Umständen verlässt das Licht den Laser, wandert zur Uhr und wird zu Ihnen, dem Betrachter, reflektiert. In jeder Phase ist die Lichtgeschwindigkeit konstant.
Der Trick hinter der Zeittarnung besteht darin, das Licht zu verlangsamen, bevor es die Uhr erreicht, wodurch eine Lücke entsteht, in der das Uhrwerk nicht beleuchtet wird. Sie, der Beobachter, können nicht sehen, was während dieser Zeit passiert.
Durch erneutes Beschleunigen des Lichts nach der Reflexion ist es jedoch möglich, die Lücke zu schließen, sodass Sie auch keine Änderung der Beleuchtung bemerken.
Stattdessen sehen Sie, wie die Uhr von einem Moment auf einen späteren Zeitpunkt springt, ohne dass dazwischen etwas passiert. Der entfernte Beobachter sieht daher nur eine kontinuierliche Beleuchtung, während die Ereignisse während der dunklen Phase der Tarnung unentdeckt bleiben, sagt Lerma.
Tatsächlich hat dieser Prozess ein Zeitloch geschaffen, in dem Ereignisse verborgen bleiben.
Das ist die Theorie. Die Praxis ist stärker eingebunden. Die Basistechnologien, die diese Art von Zeit-Cloaking ermöglicht haben, sind sogenannte Metamaterialien, die das Licht verlangsamen und beschleunigen können. Diese sind schwierig und komplex herzustellen.
Aber Lerma weist heute darauf hin, dass solche Exoten nicht nötig sind. Stattdessen zeigt er, wie man Zeit-Cloaking durch ein- und ausschaltbare Spiegel erreicht. Seine Idee ist, einen Satz Spiegel zu verwenden, um Licht über eine zusätzliche Distanz umzulenken, bevor es die Uhr erreicht, und einen anderen Satz Spiegel, der das Licht über eine ähnliche Distanz umlenkt, nachdem es auf die Uhr trifft.
Diese zusätzliche Distanz verlangsamt die Lichter im Wesentlichen, bevor sie die Uhr treffen. Nachdem es reflektiert wurde, kann das Licht beschleunigt werden, indem die Umleitung vermieden wird, damit es nicht die zusätzliche Entfernung zurücklegt.
Dadurch entsteht eine Lücke, in der eine Änderung der Uhr nicht sichtbar ist. Ein Beobachter, der die Uhr beobachtet, sieht jedoch, dass sie in der Zeit springt, ohne dass sich die Beleuchtung ändert.
Das Gerät von Lerma ist interessant, weil es für alle Lichtfrequenzen funktioniert, die die Spiegel reflektieren. Metamaterialien hingegen funktionieren im Allgemeinen nur bei bestimmten Frequenzen. Wir haben gezeigt, wie man durch eine einfache Anordnung von schaltbaren transreflektiven Spiegeln ein Ereignis-Cloak-Gerät ohne die Verwendung von Metamaterialien erstellen kann, sagt Lerma.
Der neue Ansatz erzeugt zeitliche Löcher, die der Zeit entsprechen, die das Licht benötigt, um die zusätzliche Distanz zurückzulegen. Indem man also diese Distanz beliebig groß macht, das Licht vom Mond hin und her reflektiert oder zum Beispiel, sollte es möglich sein, zeitlich fast beliebig lange Löcher zu bohren.
Das ist ein beeindruckend einfacher Trick, aber es ist nicht das erste Mal, dass Physiker zeigen, dass Tarnumhänge tatsächlich viel einfacher herzustellen sind als gedacht. Vor ein paar Monaten enthüllten Physiker einen Tarnumhang, der anstelle von Metamaterialien Spiegel verwendet, um Objekte fast jeder Größe zu verbergen.
Lerma ist Mathematiker und will sich im Labor kaum die Hände schmutzig machen. Seine Maschine benötigt jedoch keine neuen Komponenten – die Spiegeltechnologie, auf die sie zurückgreift, ist ab sofort verfügbar.
Es gibt also keinen Grund, warum diese Zeitmaschine nicht morgen gebaut werden könnte. Erwarten Sie in der Tat die erste Demonstration in den kommenden Wochen oder Monaten.
Ref: arxiv.org/abs/1308.2606 : Ein spiegelbasiertes Ereignis-Cloaking-Gerät