"Geschichtseditor" bringt Tarnumhänge in die vierte Dimension
Wissenschaftler haben Tarnumhänge in die vierte Dimension gehoben. Gelungen ist ihnen dies mit einem Proof-of-Concept-Entwurf, der Ereignisse anstatt von Objekten versteckt. In einem Artikel des Journal of Optics erklären sie, dass sich ihr "Raum-Zeit-Umhang" oder "Geschichtseditor" bei der Signalaufbereitung und in der Informatik als hilfreich erweisen werden könnte. Er könnte sogar dazu verwendet werden, die Illusion eines Star-Trek-Transporters zu schaffen, bei dem Objekte an einer Stelle verschwinden und gleichzeitig an anderer Stelle auftauchen, spekulieren die Forscher. Der innovative Entwurf basiert auf Metamaterialien, die so arrangiert werden können, dass sie Licht- oder Schallwellen verzerren. Die Wissenschaftler haben bereits Tarnumhänge entwickelt, die das Licht um Objekte herum beugen können und dadurch der Eindruck entsteht, sie seien unsichtbar. Der in der Studie beschriebene Raum-Zeit-Umhang beugt nicht das Licht im Raum, sondern verändert die Geschwindigkeit, mit der es das Material durchdringt, sodass das Licht aufgespalten wird und eine Art Unsichtbarkeitskorridor entsteht. "Normalerweise wird das Licht langsamer, wenn es auf ein Material trifft, es ist jedoch theoretisch möglich, die Lichtstrahlen so zu manipulieren, dass einige Teile schneller und andere langsamer werden", erklärt der Autor der Abhandlung, Professor Martin McCall vom Imperial College London im Vereinigten Königreich. Wenn der Lichtstrahl den Umhang trifft, wird der erste Teil des Lichts schneller und der folgende Teil langsamer. Dadurch entsteht eine Lücke im Licht. Jedes Ereignis, das in dieser Lücke stattfindet, wird nicht beleuchtet und ist somit für den Zuschauer unsichtbar. Die Lücke kann geschlossen werden, indem der erste Teil des Lichts verlangsamt und der folgende Teil beschleunigt wird. Jeder, der den Lichtstrahl beobachtet, sieht lediglich einen fortlaufenden Lichtstrahl. "[Der Zeit-Raum-Umhang] ist anders als übliche Tarnvorrichtungen, weil er das Licht nicht um das Objekt herum leitet", erklärt Alberto Favaro vom Imperial College London. "Stattdessen zieht es die Lichtstrahlen zeitlich auseinander, so als würde man einen Vorhang im Theater öffnen, wodurch ein vorübergehender Korridor entsteht, durch den Energie, Informationen und Materie manipuliert oder unsichtbar transportiert werden können." Mr. Favaro veranschaulicht diesen Vorgang durch ein Beispiel mit Autos, die eine belebte Straße entlang fahren. "Stellen Sie sich Computerdaten, die sich einen Kanal entlang bewegen, wie eine Autobahn voll Autos vor", sagt er. "Sie möchten einen Fußgängerweg einrichten, ohne dabei den Verkehr zu stören, also verlangsamen Sie die Autos, die die Kreuzung noch nicht erreicht haben, während die Autos, die sich auf der Kreuzung oder bereits dahinter befinden, beschleunigt werden müssen, sodass in der Mitte eine Lücke entsteht, durch die die Fußgänger die Straße überqueren können." Haben die Fußgänger die Straße überquert, werden die Autos nach der Kreuzung wieder gebremst und die vor der Kreuzung beschleunigt, sodass sich die Lücke wieder schließt. "Jemand, der die Straße von seiner Position an einer anderen Stelle der Straße aus beobachtet, sieht nichts als einen stetigen Verkehrsfluss", fügt Favaro hinzu. Für die Vorrichtung sind eine Reihe potenzieller Anwendungen denkbar, insbesondere bei der Signalverarbeitung und in der Informatik. So könnte zum Beispiel ein Datenkanal unterbrochen werden, um auf einem parallelen Kanal eine Rechnung, die gerade Priorität hat, durchzuführen, während der Tarnumhang in Funktion ist. Danach hat es für die externen Teile des Kreises den Anschein, als hätte der ursprüngliche Kanal seine Tätigkeit nie pausiert, sodass ein System der "Unterbrechung ohne Unterbrechung" geschaffen wird. Eine andere innovative Idee verwendet die Lücke oder den Korridor im Licht auf eine andere Weise. "Wenn sich jemand den Korridor entlang bewegt, sieht das für einen Beobachter aus der Ferne so aus, als hätte er seine Position plötzlich verändert, wodurch die Illusion eines Star-Treck-Transporters geschaffen wird", erklärt Professor McCall. "Theoretisch ist diese Person somit in der Lage, etwas zu tun, ohne dass es jemand merkt!" Das Team veranschaulicht dies mit dem Beispiel eines Safeknackers, der einen Safe öffnet, den Inhalt entnimmt, die Tür schließt und den Ort des Geschehens verlässt, während eine Überwachungskamera die ganze Zeit Bilder des geschlossenen Safes übermittelt. "Obwohl sich das alles wie Science Fiction anhört, hat uns die Forschung der Metamaterialien der letzten 10 Jahre gelehrt, dass solche Spekulationen, innerhalb gewisser Grenzen, keine Fantasie sind", schreibt das Team. "Wir zeigen hier, wie das Wunder des Editierens der Geschichte mithilfe des Konzepts des Raum-Zeit-Umhangs wahr werden kann." Das Team kommt zu dem folgenden Schluss: "Wir sind sicher, dass es viele andere Möglichkeiten gibt, die sich durch die Entdeckung des Konzepts des Raum-Zeit-Umhangs öffnen. Man sagt zwar, dass die Kamera niemals lügt, sie zeichnet jedoch nicht immer die ganze Wahrheit auf."
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Vereinigtes Königreich