Der verlorene Schatten

Forscher konstruieren einen Unsichtbarkeits-Vorhang, der nicht nur Gegenstände versteckt, sondern auch keinen Schatten wirft

Für Peter Schlemihl war es noch ein echtes Problem: Nachdem er dem Teufel in Gestalt eines unscheinbaren grauen Herrn seinen Schatten verkauft hat, sieht ihn seine Umgebung nur noch mit Misstrauen und Schrecken an. Das führt so weit, dass er sein ganzes Leben umstellt: Fortan versucht er stets, alles so einzurichten, dass überhaupt keine Schatten zu sehen sind. Was Adelbert von Chamisso in seiner Märchennovelle "Peter Schlemihls wundersame Geschichte" als Alptraum schildert, ist für manch Physiker ein Karriereziel: Eine Anordnung, die keinen Schatten wirft, wäre für vielerlei Projekte nützlich.

Nicht zuletzt natürlich für das Militär, das sich schon länger damit befasst, Objekte unsichtbar werden zu lassen. Das Mittel der Wahl dazu sind so genannte Meta-Materialien. Diese künstlich hergestellten Strukturen mit einem Brechungsindex unter 0 ermöglichen Tricks, wie sie auch eines Harry Potter oder eines romulanischen Warbird würdig sind. Auch Telepolis war das schon öfter einen Artikel Wert (Ich sehe, dass du mich nicht siehst, Der unsichtbare Zylinder, Das Zeitversteck).

Allerdings müssen die Technik beziehungsweise ihre Anwender mit ein paar Einschränkungen leben. Zunächst einmal lässt sich zeigen, dass eine ideale Tarnvorrichtung gegen die Relativitätstheorie verstieße - und damit physikalisch komplett unmöglich ist. Dabei könnte man dem idealen Ergebnis aber immer noch nah genug kommen, um den beabsichtigten Effekt zu erreichen. Ein zweites Problem besteht darin, dass die Tarnung in der Regel nur für bestimmte Wellenlängenbereiche gilt. Dabei ein breites Spektrum zu erreichen, ist aber nur eine Frage des technischen Aufwands.

Dabei sollte man allerdings nicht vergessen, dass sich Objekte unter normalen Bedingungen nicht nur durch die normale Beobachtung verraten, sondern auch durch ihren Schatten. Solange Harry Potter sich im Dunklen durch Hogwarts Hallen bewegt, braucht er ja keinen Tarnumhang - sobald aber jemand das Licht anschaltet, sollte er sich nicht zwangsläufig durch seinen Schatten verraten. Leider funktioniert die Wirklichkeit nicht wie in Chamissos Novelle.

Forscher des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) haben aber jetzt eine Möglichkeit gefunden, den unerwünschten Nebeneffekt zu vermeiden. In Science beschreiben sie ihre Lösung. Dabei kommt es offenbar besonders darauf an, die optischen Eigenschaften des Tarnumhangs besonders gut an das Medium anzupassen, in dem er sich befindet. Die Forscher beschichteten dazu die weiß gestrichene Tarnvorrichtung mit dem Silizium-basierenden Polymer Polydimethylsiloxan, dem sie Melaminharz zugesetzt hatten.

Als Medium wählten die Forscher nun aber nicht Luft oder Vakuum, sondern eine durchsichtige Mischung aus Wasser und weißer Farbe. Unter diesen Umständen, das zeigte sich im Experiment, warf die Vorrichtung keinerlei Schatten, egal unter welchem Winkel sie beleuchtet wurde. Natürlich löst die Anordnung das Problem nicht für Luft. Sie zeigt aber, welchen Weg andere Forscher nehmen könnten, um Schatten auch unter anderen Bedingungen zu vermeiden.