Tarnkappen sind nicht nur geheimnisvoll und sagenumwoben, weil ihre Träger unsichtbar sind, sondern auch weil die Schneider, die diese unscheinbaren Kollektionen anfertigen, im Verborgenen wirken. Auf welche Weise Zwergenkönig Alberich im Nibelungenlied die Tarnkappen nähte, ist nicht bekannt, überliefert ist nur, dass Siegfried sie ihm stahl, um dann in den Kampf mit der mächtigen Brünhild zu ziehen.
Nicht minder legendär ist der amerikanische Tarnkappen-Bomber, und auch hier ist es natürlich ein großes Betriebsgeheimnis, wie es die Ingenieure angestellt haben, dass dieses Flugzeug Radarstrahlen bestimmter Frequenzen so ablenkt, dass es in deren Frequenzbereich unsichtbar bleibt. Einen ganz neuen Weg in die Unsichtbarkeit beschreitet nun eine Gruppe amerikanischer und britischer Physiker. Sie haben theoretische Rechnungen und Computersimulationen dazu angestellt, wie man mit neuartigen Meta-Materialien Licht oder Radarstrahlen so austricksen könnte, dass sie quasi um Objekte herumlaufen. Ihre Ergebnisse sind öffentlich zugänglich, im Fachblatt "Science". Dennoch bleibt auch hier einiges im Unklaren oder im Geheimen. Aber der Reihe nach. Die theoretische Grundidee zu der neuen Tarnkappe ist einfach, sagt John Pendry vom Imperial College in London.
"”Wenn ich in meiner Computersimulation die Anordnung von elektrischen und magnetischen Feldern hernehme und sage: Ich möchte nicht, dass sie an ein einem speziellen Ort sind, weil an diesem Ort meine Tarnkappe sein soll, dann verschiebe ich die elektrischen und magnetischen Felder so, dass sie diesen Ort auslassen. Die Felder verhalten sich dann ein wenig wie fließendes Wasser. Wenn ich einen Stock in einen Fluss setze und die Linien betrachte, entlang denen das Wasser fließt, dann fließt das Wasser um den Stock herum und findet hinterher wieder zusammen, so als wäre der Stock gar nicht da gewesen. Wir haben mathematische Werkzeuge entwickelt, mit denen wir vorhersagen können, welche Art von Materialien es braucht, um genau diesen Effekt zu erzielen.""
Es braucht in der Tat sehr ungewöhnliche Materialien. Sie müssen in der Lage sein, Lichtstrahlen so um eine Objekt herumzulenken, dass es hinterher so aussieht, als sei dieses gar nicht vorhanden. Für den Stoff, aus dem die neuen Tarnkappen gewebt sind, reicht es nicht aus, lediglich die chemische Zusammensetzung eines Materials zu verändern, um so eine neue optische Wirkung zu erzielen. Vielmehr arbeiten die Physiker hier mit so genannten Meta-Materialien, nanostrukturierten Bauelemente, die eine große Zahl winziger Schleifen und Stäbe aus Metall tragen und die so die elektromagnetischen Wellen und damit den Weg des Lichts verändern. In den vergangenen Jahren haben die neuen Meta-Materialien für Schlagzeilen gesorgt, weil es mit ihnen möglich wurde, völlig neue Brechungseffekte zu erzielen. Erste Experimente haben bereits gezeigt, dass sich das Licht innerhalb von Meta-Materialien auf sehr abwegige Bahnen lenken lässt. John Pendry arbeitet inzwischen, gemeinsam mit amerikanischen Physikern von der Duke University in Durham, an ersten konkreten Experimenten für eine Tarnkappe. Eine Hülle aus Meta-Materialien, die Objekte zumindest für einen bestimmten Frequenzbereich unsichtbar machen. Pendry:
"”Die Systeme, mit denen wir zunächst experimentieren, funktionieren nicht bei sichtbarem Licht, da ist die Technologie noch zu schwierig. Wir arbeiten mit Radarfrequenzen von etwa drei Zentimetern Wellenlänge. Wir wollen ein Objekt abschirmen, das etwa einen Meter im Durchmesser misst. Und natürlich ließe sich diese Tarnkappe leicht vergrößern.""
Eine perfekte Tarnkappe, die für alle Farben, das heißt für alle elektromagnetischen Wellenlängen durchsichtig ist, wird Pendry allerdings nicht herstellen können. Dennoch kann er seine neuen Materialien gezielt so designen, dass sie Wellen aus bestimmte Frequenzbereichen um ein Objekt herumlenken und dieses zumindest teilweise unkenntlich machen. Gefördert wird diese Versteck-Forschung mit Mitteln des amerikanischen Militärbudgets, über die Verteidigungsforschungsinstitution DARPA. Nach möglichen Anwendungen der neuen Tarn-Technologie befragt, meint Pendry: Wir erzählen Ihnen gerne von Harry Potter, aber von den anderen Dingen erzählen wir ihnen nichts.
"Put it this way: we're telling you about Harry Potter, we're not telling you about the other things."
Nicht minder legendär ist der amerikanische Tarnkappen-Bomber, und auch hier ist es natürlich ein großes Betriebsgeheimnis, wie es die Ingenieure angestellt haben, dass dieses Flugzeug Radarstrahlen bestimmter Frequenzen so ablenkt, dass es in deren Frequenzbereich unsichtbar bleibt. Einen ganz neuen Weg in die Unsichtbarkeit beschreitet nun eine Gruppe amerikanischer und britischer Physiker. Sie haben theoretische Rechnungen und Computersimulationen dazu angestellt, wie man mit neuartigen Meta-Materialien Licht oder Radarstrahlen so austricksen könnte, dass sie quasi um Objekte herumlaufen. Ihre Ergebnisse sind öffentlich zugänglich, im Fachblatt "Science". Dennoch bleibt auch hier einiges im Unklaren oder im Geheimen. Aber der Reihe nach. Die theoretische Grundidee zu der neuen Tarnkappe ist einfach, sagt John Pendry vom Imperial College in London.
"”Wenn ich in meiner Computersimulation die Anordnung von elektrischen und magnetischen Feldern hernehme und sage: Ich möchte nicht, dass sie an ein einem speziellen Ort sind, weil an diesem Ort meine Tarnkappe sein soll, dann verschiebe ich die elektrischen und magnetischen Felder so, dass sie diesen Ort auslassen. Die Felder verhalten sich dann ein wenig wie fließendes Wasser. Wenn ich einen Stock in einen Fluss setze und die Linien betrachte, entlang denen das Wasser fließt, dann fließt das Wasser um den Stock herum und findet hinterher wieder zusammen, so als wäre der Stock gar nicht da gewesen. Wir haben mathematische Werkzeuge entwickelt, mit denen wir vorhersagen können, welche Art von Materialien es braucht, um genau diesen Effekt zu erzielen.""
Es braucht in der Tat sehr ungewöhnliche Materialien. Sie müssen in der Lage sein, Lichtstrahlen so um eine Objekt herumzulenken, dass es hinterher so aussieht, als sei dieses gar nicht vorhanden. Für den Stoff, aus dem die neuen Tarnkappen gewebt sind, reicht es nicht aus, lediglich die chemische Zusammensetzung eines Materials zu verändern, um so eine neue optische Wirkung zu erzielen. Vielmehr arbeiten die Physiker hier mit so genannten Meta-Materialien, nanostrukturierten Bauelemente, die eine große Zahl winziger Schleifen und Stäbe aus Metall tragen und die so die elektromagnetischen Wellen und damit den Weg des Lichts verändern. In den vergangenen Jahren haben die neuen Meta-Materialien für Schlagzeilen gesorgt, weil es mit ihnen möglich wurde, völlig neue Brechungseffekte zu erzielen. Erste Experimente haben bereits gezeigt, dass sich das Licht innerhalb von Meta-Materialien auf sehr abwegige Bahnen lenken lässt. John Pendry arbeitet inzwischen, gemeinsam mit amerikanischen Physikern von der Duke University in Durham, an ersten konkreten Experimenten für eine Tarnkappe. Eine Hülle aus Meta-Materialien, die Objekte zumindest für einen bestimmten Frequenzbereich unsichtbar machen. Pendry:
"”Die Systeme, mit denen wir zunächst experimentieren, funktionieren nicht bei sichtbarem Licht, da ist die Technologie noch zu schwierig. Wir arbeiten mit Radarfrequenzen von etwa drei Zentimetern Wellenlänge. Wir wollen ein Objekt abschirmen, das etwa einen Meter im Durchmesser misst. Und natürlich ließe sich diese Tarnkappe leicht vergrößern.""
Eine perfekte Tarnkappe, die für alle Farben, das heißt für alle elektromagnetischen Wellenlängen durchsichtig ist, wird Pendry allerdings nicht herstellen können. Dennoch kann er seine neuen Materialien gezielt so designen, dass sie Wellen aus bestimmte Frequenzbereichen um ein Objekt herumlenken und dieses zumindest teilweise unkenntlich machen. Gefördert wird diese Versteck-Forschung mit Mitteln des amerikanischen Militärbudgets, über die Verteidigungsforschungsinstitution DARPA. Nach möglichen Anwendungen der neuen Tarn-Technologie befragt, meint Pendry: Wir erzählen Ihnen gerne von Harry Potter, aber von den anderen Dingen erzählen wir ihnen nichts.
"Put it this way: we're telling you about Harry Potter, we're not telling you about the other things."