Tarnkappe, die Magneten täuscht

Bratislava/Wien. Die meisten Menschen, die einen Bandscheibenvorfall erleiden, müssen sich heute keiner Strahlung mehr aussetzen. Dank der Magnetresonanztomographie (MRT) kann ihr Leiden auch ohne Radioaktivität untersucht werden. Dabei werden mittels Magnetfeld Schnittbilder des Körpers erstellt. Die Art und Weise, wie sich die Körpergewebe im Magnetfeld verhalten, zeigt das Krankheitsbild. Menschen mit einem Herzschrittmacher oder Metallimplantaten können jedoch in der Regel keine MRT machen lassen. Schrittmacher sind mit einem Dauermagneten für Notfälle ausgestattet, dessen Frequenz sich während einer MRT ändern kann was lebensbedrohlich wäre.

Mithilfe einer neuartigen Tarnkappe, die ein Team um Fedor Gömöry vom Elektrotechnischen Institut der Slowakischen Akademie der Wissenschaften entwickelt hat, könnte die MRT künftig auch für Menschen mit Herzschrittmachern nutzbar werden. Es handelt sich dabei um eine Hülle, die verhindert, dass Gegenstände in sogenannten statischen Magnetfeldern nachweisbar sind. Das menschliche Auge kann die Objekte zwar sehen - Geräte wie ein Magnetresonanztomograph sprechen aber darauf nicht an.

Zylinder mit zwei Schichten

Gömöry nennt dieses Phänomen "magnetische Unsichtbarkeit". Bei seinen Forschungen nutzt er die Gegebenheiten statischer Magnetfelder aus. Andere Wissenschafter versuchen, Objekte beispielsweise durch Einwirkung von Licht verschwinden zu lassen. Licht erzeugt allerdings keine statischen, sondern bewegliche Magnetfelder. Die magnetische Tarnkappe besteht aus einem Zylinder mit zwei Schichten. Die eine ist supraleitend, stößt also Magnetfelder ab. Die andere Schicht ist ferromagnetisch und zieht damit Magnetfelder an. Infolge der Wechselwirkung gleichen sich die Magnetfelder aus. Es entsteht eine Hülle, durch die metallene Gegenstände für bestimmte Geräte nicht mehr nachweisbar sind.

In der Praxis könnte dieser Effekt allerdings auch bedenkliche Folgen haben. Ein Mensch, der magnetisch abgeschirmt wäre, könnte ohne Problem Waffen oder andere Gegenstände aus Metall durch eine Kontrolle schmuggeln, weil die Prüfapparate nicht auf die Objekte reagieren. Gömöry ficht das zwar nicht an. Er betont allerdings, dass jede Forschung missbraucht werden könne, und aus seiner Sicht sprechen vor allem die günstigen Kosten für die von ihm entwickelte Tarnkappe. An seinem Institut werden nämlich Supraleiter verwendet, die sich mit flüssigem Stickstoff schon bei minus 195 Grad Celsius kühlen lassen. Supraleiter besitzen unterhalb einer bestimmten, vom Material abhängigen Temperatur keinen elektrischen Widerstand und leiten Strom verlustfrei. Traditionellerweise werden sie jedoch bei noch tieferen Temperaturen betrieben, die mit Hilfe von teurem, flüssigem Helium erreicht werden.

Die Tarnkappe entwickelte das Bratislavaer Team in nur drei Monaten und eher zufällig. Ursprünglich hatte Gömöry die Behauptung des Physik-Nobelpreisträgers Witali Lasarewitsch Ginsburg widerlegen wollen, dass Supraleiter nur bei Temperaturen unter minus 243 Grad Celsius funktionieren. Gömörys Ziel ist es, Supraleiter zu entwickeln, die bei höheren Temperaturen funktionieren. Als Medienstar erweist sich allerdings das "Nebenprodukt" der Tarnkappe.

Seit es 2010 einem Karlsruher Team gelang, ein dreidimensionales Objekt im Nahbereich des für Menschen wahrnehmbaren Lichts zu tarnen, liefert die aus militärischen Interessen gestartete Unsichtbarkeitsforschung stets neue Ergebnisse. Physiker des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) konnten Licht um ein Objekt von zehn Mikrometer (tausendstel Millimeter) Höhe, 30 Breite und 90 Länge lenken. Sie trugen Fotolack auf ein Glas-Substrat auf, arbeiteten per Laser eine winzige dreidimensionale Struktur heraus und beschichteten eine Seite mit Gold. Was sich unter der goldenen Seite befindet, verursacht keine sichtbare Beule, weil die Struktur der Tarnkappe deren Lichtstreuung unterdrückt: Der Betrachter sieht die glatte, spiegelnde Oberfläche.

Spion, den niemand sieht

Damit winzige, richtig angeordnete Nano-Strukturen Licht umleiten, müssen sie kleiner sein als die Wellenlänge der einfallenden Strahlung. Bisherige Versuche, Objekte zu tarnen, sind vor allem mit langwelliger Mikrowellenstrahlung gelungen, die große Strukturen erlaubt. Etwa konnten Forscher der University of Texas ein 18 Zentimeter großes Zylinderrohr im Bereich der Mikrowellen verbergen.

Nahe sichtbares Licht hat kleinere Wellenlängen. Derzeit darf das zu versteckende Objekt nur maximal 13 mal 30 Mikrometer messen. Da es Gesetze der Physik jedoch zulassen, könnten schon in drei bis fünf Jahren dreidimensionale Objekte auch im sichtbaren Licht getarnt werden, betont Nicolas Stenger vom KIT. Menschen zu verstecken sei allerdings derzeit eine kaum überwindbare technische Hürde.

Einen anderen Ansatz verfolgen US-Forscher der Cornell University in Ithaca. Sie haben ein Ereignis in der Zeit versteckt. Gelungen ist auch dies durch die Beeinflussung des Lichts, mithilfe dessen sie das Aufeinandertreffen zweier Lichtstrahlen maskierten. Die Kappe könnte einmal Datenübertragungen absichern - oder für Spione nützlich sein.