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Unsichtbarkeitsumhang verbirgt Objekte, die mit bloßem Auge sichtbar sind
Seit die Ingenieure im Jahr 2006 den ersten Mantel gebaut haben, hat es nicht an Säulen-Zoll für Tarnumhänge gefehlt. Dies war ein beeindruckendes Gerät, das jedoch einige wichtige Einschränkungen hatte, nicht zuletzt, dass es nur für eine einzige Mikrowellenfrequenz funktionierte.
Eine der größten Fragen, über die Physiker seitdem rätseln, ist, ob es möglich ist, ähnliche Geräte zu bauen, die über den für das menschliche Auge sichtbaren Frequenzbereich arbeiten. Letztes Jahr kündigten einige Gruppen eine Lösung für dieses Problem in Form von „Teppichmänteln“ an, die über einem Objekt liegen und seine Präsenz über einen Bereich optischer Frequenzen verbergen.
Auch dies waren beeindruckende Leistungen, jedoch mit einigen Einschränkungen. Diese Mäntel bestehen aus fein geschnitzten Silizium-Mikrostrukturen und waren daher teuer in der Herstellung. Und sie können nur Objekte bis zu einer Größe von wenigen Mikrometern verbergen, nicht viel größer als die Wellenlänge des Lichts selbst.
Heute haben Baile Zhang vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge bei ein paar Kumpels deutlich besser abgeschnitten. Sie haben einen Teppichumhang gebaut, der Objekte im Millimeterbereich über einen weiten Bereich sichtbarer Frequenzen von Rot bis Blau verbergen kann.
Noch beeindruckender ist, dass sie diesen Umhang aus Calcit, einem gewöhnlichen und relativ billigen optischen Material, unter Verwendung konventioneller Techniken zur Herstellung optischer Linsen hergestellt haben. Dies macht den Umhang billig und einfach zu bauen.
Teppichmäntel sitzen auf einer Oberfläche, die das zu verbergende Objekt bedeckt. Ihr Trick besteht darin, es so aussehen zu lassen, als würde das Licht von dieser Oberfläche reflektiert, wodurch jedes Objekt, das sie bedecken, verdeckt wird.
Dies geschieht bisher nur mit künstlich veränderten Strukturen, die das Licht auf speziell konstruierte Weise lenken. Bei diesem sogenannten Metamaterial handelt es sich um eine Art Wunderstoff, der gerade im Fokus der Aufmerksamkeit steht.
Zhang und Co. erkannten jedoch, dass es natürlich vorkommende Materialien gibt, die dasselbe tun können. Calcit ist einer von ihnen. Es ist ungewöhnlich, weil seine optischen Eigenschaften von der Richtung abhängen, in der Licht es durchdringt.
Durch die sorgfältige Nutzung dieser Eigenschaft konnten sie einen Calcitblock (eigentlich zwei Calcitblöcke) herstellen, der wie ein Teppichmantel wirkt. Sie haben es sogar demonstriert, indem sie einen 38 mm langen und 2 mm hohen Stahlkeil versteckt haben. Zhang und Co. sagen, dass dies das erste Mal ist, dass ein sichtbares Objekt getarnt ist. Das ist beeindruckend.
Ihr Umhang hat natürlich seine Grenzen. Der Hauptgrund ist, dass es nur in einer einzigen 2D-Ebene funktioniert, sodass das Objekt nur für diejenigen verborgen ist, die aus einer bestimmten Richtung schauen.
Ein anderer ist, dass es nur mit polarisiertem Licht funktioniert. Aber das ist nicht so einschränkend, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Wasser neigt dazu, Licht zu polarisieren, daher scheint es vernünftig zu sein, dass der Umhang unter Wasser gut funktionieren sollte.
Es ist noch nicht lange her, dass einige Physiker sagten, dass optische Tarnkappen immer unmöglich seien (da Metamaterialien dazu neigen, sichtbares Licht schneller zu absorbieren als sie es übertragen können).
Das hat sich als wenig besorgniserregend herausgestellt und Tarnumhänge werden immer besser. Tatsächlich kann man sich kaum eine Technologie vorstellen, die so schnell so weit fortgeschritten ist.
Ref: arxiv.org/abs/1012.2238 : Makroskopischer unsichtbarer Umhang für sichtbares Licht