Die neuartige Technik mit dem Tarnmantel ist zwar noch nicht vollends entwickelt und steht noch am Anfang, doch die Wissenschaftler haben es bereits geschafft, dass Dinge versteckt werden können. Hierbei wird Licht eines Wellenlängenbereichs um ein Objekt herumgelenkt, so dass der Eindruck entsteht, dass sie gar nicht da seien. Dem Betrachter fällt dies nicht auf. Somit macht der hauchdünne Tarnmantel Gegenstände unsichtbar, da ein ultradünnes elektronisches System Objekte sozusagen dem Anschein nach “verschwinden” lässt. Die Objekte können in allen Winkelstellungen und hohen Bandbreiten unsichtbar gemacht werden.
Wie funktioniert der Tarnmantel?
Forscher einer Universität in New York haben ihre Versuche im Journal “Nature” bereits vorgestellt. Sie zerlegen für ihren optischen Tarnmantel einen Lichtstrahl in zwei Hälften, so dass dadurch vorübergehend eine Lücke entsteht. Im Anschluss fügen sie diesen Strahl wieder nahtlos zusammen. Die vorangegangene Teilung kann dadurch nicht mehr nachgewiesen werden. Laut der Forscher könnte die Technik zur sichereren Kommunikation führen. Es gab schon verschiedene Gruppen, die optische Tarntechniken bereits präsentiert haben. In der Regel wird dabei stets das Licht eines Wellenlängenbereichs so herumgelenkt, dass der Eindruck entsteht, das Objekt sei gar nicht da. Diese Tarnumhänge basieren auf Metamaterialien. Mit dieser Hilfe werden die Lichtwellen in der Ausbreitung beeinflusst und dann auf neue Bahnen gelenkt. Diese Materialien kommen in der Natur nicht vor, doch sie können künstlich hergestellt werden. Metamaterialien ermöglichen es, ihre magnetischen und elektrischen Eigenschaften maßzuschneidern. Dabei kann der Brechungsindex genau kontrolliert und ebenfalls auf die negativen Werte eingestellt werden. Dadurch wird das Licht sozusagen “falsch herum” abgelenkt, sodass kleine Objekte unsichtbar gemacht werden können.
In Spektralfarben zerlegt
Dieses räumliche Konzept wird nun auf die Zeit ausgeweitet. Die Lichtausbreitung im Raum unterscheidet sich im Prinzip nicht von der so genannten Ausbreitung in der Zeit. Daher haben theoretische Arbeiten schon den Weg zum so genannten Zeit-Tarnmantel aufgezeigt. Hierbei spielen Zeitlinsen eine Rolle, die das Licht wie eine herkömmliche optische Linse brechen, nur nicht raummäßig, sondern in der Zeit. Wenn ein grüner Lichtstrahl in Spektralfarben zerlegt wird, flackert dieser erst bläulich auf und dann rötlich. Dieser zerlegte Lichtstrahl wird durch ein Dispersionsmedium geschickt, in welchem sich das blaue Licht im Vergleich zum roten schneller bewegt. Während das blaue Licht davon eilt, bleibt das rote zurück und es öffnet sich im Strahl eine Lücke. Im Anschluss wird der Strahl durch ein umgekehrtes Dispersionsmedium geschickt, wodurch das rote Licht beschleunigt und das blaue gebremst und der Strahl dadurch wieder nahtlos zusammengefügt wird. Schließlich hebt eine umgekehrte Zeitlinse die Zerlegung in den Spektralfarben wieder auf. Dadurch unterscheidet sich der grüne Lichtstrahl nicht vom ursprünglich eingespeisten. Der Beobachter nimmt die Ereignisse, welche sich während der Zeitlücke abspielten, nicht wahr. Sie bleiben unsichtbar.
Ein Beispiel anhand des Straßenverkehrs
Wird dies mit dem Straßenverkehr verglichen, entspricht ein Autobahnkreuz dem räumlichen Tarnmantel. Der zentrale Punkt, an welchem die Fahrzeuge sonst zusammenstoßen würden, wird ausgespart. Und dennoch kann hinter dem Kreuz nicht am Verkehrsfluss erkannt werden, dass die Fahrzeuge vorübergehend umgeleitet wurden, da sich diese in der gleichen Richtung weiterbewegen wie vor dem Autobahnkreuz. Demzufolge entspricht der zeitliche Tarnmantel einem Bahnübergang, der den Verkehrsfluss zeitweise unterbricht. Beim Öffnen schließen die wartenden Fahrzeuge allerdings zu den voran fahrenden Autos auf. Dadurch kann die Unterbrechung im ausreichenden Abstand ebenso aus dem Verkehrsfluss nicht mehr abgeleitet werden. Die Technik steckt noch in den Anfängen, jedoch sehen die Forscher beispielsweise das Potenzial für Anwendungen in der Telekommunikation und für raum-zeitliche Tarntechniken.
Wenn Dinge mit dem Tarnmantel „verschwinden“
Forscher aus den USA von einer Universität in Texas haben mittels Tarnmantel einen Zylinder in der Größe einer Hand verschwinden lassen. Hierfür verwendeten sie ein feines, hauchdünnes Kupfernetz, jedoch sind hierbei bestimmte Art von Lichtwellen erforderlich, damit dies funktioniert. Für Mikrowellen war der Zylinder unsichtbar. Hierfür wurde statt der genannten Metamaterialien die Strahlung, die der Zylinder reflektiert hat, mit dem feinmaschigen Kupfergitter völlig ausgelöscht. Elektromagnetische Felder (Mikrowellen und Licht) bestehen aus Wellen. Die Objekte sind für uns unsichtbar, da diese Wellen reflektiert werden. Doch überlagern sich diese gestreuten Felder vom Objekt und dem Tarnmantel, dann führt dies dazu, dass sie sich gegenseitig auslöschen. Daraus resultiert aus allen Blickwinkeln der Gesamteindruck einer Transparenz und Unsichtbarkeit. Diese Technik kann prinzipiell ebenso für Licht angewendet werden. Licht und Mikrowellen sind verschiedene Bereiche des elektromagnetischen Spektrums. Sie unterscheiden sich nur durch die Wellenlänge. Doch es bleibt eine große Herausforderung, dass ein Objekt in einem sichtbaren Licht verschwindet.
Die Fortschritte
Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten und aus England hatten bereits vor mehreren Jahren ein erstes Unsichtbarkeits-Konstrukt präsentiert: Aus einigen Lagen Kupferdraht und Glasfaserfolien hatten sie einen mehr als zehn Zentimeter messenden Ring konstruiert. Dieser führte um sich herum auftreffende Mikrowellenstrahlung. Im Schnittbild sah dies so aus, als ob er gar nicht vorhanden sei. Allerdings funktionierte die Technologie nur zweidimensional. Doch inzwischen wurde ein Tarnmantel entwickelt, welcher die bisherigen Vorgänger absolut in den Schatten stellt. Dabei wird ein ultradünnes und elektronisches System eingesetzt, das die Objekte in allen Winkelstellungen sowie in hohen Bandbreiten unsichtbar macht. Während die älteren Technologien auf Objekte im Bereich von speziellen Lichtwellenlängen und Mikrowellen beschränkt waren, kann dieser Mantel die Limits überschreiten. Einfacher erklärt wirkt der Mantel so, als ob im Raum ein Loch geöffnet werden würde. Das Licht und sämtliche anderen elektromagnetischen Wellen werden dann um den Bereich herumgeleitet. Auf der anderen Seite kommen sie wieder hervor, so als ob sie durch gar nichts hindurch gegangen wären. Vergleichbar mit Wasser, das im Bach einen glatten Stein umfließt.
Tarnmantel ermöglicht eine perfekte Anpassung an die Umgebung
Der Tarnmantel kombiniert ein absolut neues Konzept mit einem effektiven und innovativen Design. Diese neuartige Technik ist dazu in der Lage, die Grenzen von bestehenden Systemen zu durchbrechen. Der Vorteil der neuen Technologie besteht in erster Linie im erheblich dünneren System, wodurch es auch weniger auffällig ist. Das Besondere am Design ist ebenso, dass es sich absolut perfekt an die Lichtbedingungen anpasst, welche die Umgebung aufweist. Die Oberfläche des Gegenstandes wird mit der Hilfe von elektrischen Verstärkern von Strom umhüllt. Somit verschwindet sie komplett vor dem menschlichen Auge und ist nicht mehr sichtbar. Bei dieser Technologie werden im Vergleich zu den ansonsten verwendeten Metamaterialien aktive dynamische Komponenten angewendet. Doch auch dieser Tarnmantel kann natürlich nicht alle beliebigen Gegenstände unsichtbar machen. Auch bei älteren Systemen bringt der Tarnmantel einen Nutzen. Bei älteren Konzepten wie beispielsweise eine Tarnkappe, die lediglich im vielfältigen Bereich der Radiofrequenzen funktioniert, kann sie dazu verwendet werden, um damit die drahtlose Kommunikation um einiges zu verbessern.
Fazit
Der Tarnmantel ist ein großer Schritt in der Entwicklung. Verschwinden und dennoch da sein, dies ist wahrscheinlich eine der größten Phantasien der Menschen. Bisher wurde der Traum der Unsichtbarkeit allerdings nur auf großen Leinwänden Realität. Zum Beispiel nutzt der Hobbit Frodo beim überaus bekannten Film “Herr der Ringe” den Ring, um sich damit unsichtbar zu machen, was unzählige Menschen fasziniert hat. In Harry-Potter zieht sich der Harry, der Zauberlehrling, einen Tarnmantel um und plötzlich ist er für alle anderen nicht mehr zu sehen. Soweit ist der Tarnmantel also bereits aus erfolgreichen Filmen bekannt. Dass dies jedoch zur Realität werden könnte, nur in anderen Bereichen halt, daran hat wahrscheinlich niemand geglaubt. Doch die Entwicklung macht so einiges möglich. Und wieder einmal bleibt abzuwarten, wie sich diese Technologie weiter entwickeln und in welchen Bereichen sie Anwendung finden wird. Es könnten beispielsweise elektromagnetische Wellen an verschiedensten störenden Hindernissen vorbeigeführt werden. Doch es wird noch viel mehr Anwendung finden. Bleibt also abzuwarten.
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