Huanyang Chen stieg in einen Fahrstuhl. Links, rechts und hinter ihm waren Spiegelwände, vor ihm eine Glastür. Der chinesische Physiker beobachtete, wie die Szene außerhalb des Fahrstuhls durch das Glas in den Spiegeln und wiederum auf der Glasinnenseite reflektiert wurde. "Von diesen optischen Effekten war ich so fasziniert, dass ich sie in Gedanken gleich weiterführte", sagt er: Die Idee für eine "unsichtbare Passage" – so etwas wie das wissenschaftliche Analogon des versteckten Bahnsteigs 9 ¾ von Harry Potter – begann im Kopf von Chen Gestalt anzunehmen.

Das Prinzip seiner Überlegungen war dabei schon von verschiedenen Forscher angedacht worden: Wie jeder Gegenstand sollte auch ein passierbarer Durchgang de facto unsichtbar erscheinen, wenn ein neben ihm liegendes Objekt – etwa ein Metallblock – durch optische Tricks künstlich so stark vergrößert und gestreckt wird, dass er seine Nachbarschaft links und rechts mitsamt dem Durchgang überdeckt. Scheinbar überdeckt, genauer gesagt, denn in Wirklichkeit überlagert ja nur die veränderte Projektion des tatsächlich gar nicht größer gewordenen Blocks den Durchgang – er bleibt für den, der sich nicht täuschen lässt, also benutzbar.

Wirklich verstecken

Das alles ginge tatsächlich ohne Zauberei, meinte das Forscherteam um Chen von der Universität Hongkong für Wissenschaft und Technik: Denn mit Methoden der Transformationsoptik lassen sich Abbildungen von Objekten durchaus manipulieren, indem man Lichtwellen präzise auf ganz bestimmte Bahnen leitet und so eine Illusion erzeugt.

Geeignete Streuungseffekte, so die Wissenschaftler, könnten mit einer neuen Anordnung von ferrimagnetischem Material erzeugt werden: einem einkristallinen Yttrium-Eisen-Granat. Das Metamaterial – eine künstlich hergestellte Struktur mit besonderen optischen Eigenschaften – testeten Chen und seine Kollegen nun in einem theoretischen Modell. Ihre Apparatur sollte Licht und andere elektromagnetische Strahlung nach einem komplexen System streuen und auf diese Weise eine frei zugängliche Passage hinter einer Wandillusion verschwinden lassen können.

Eigentlich stecke eine spezielle Form der Vergrößerung hinter dem Prinzip, erläutern die Forscher. Legt man einen Metallblock elektromagnetischen Wellen in den Weg, so werden diese bekanntlich blockiert. "Genau diesen Blockierungseffekt wollen wir vergrößern", so Teammitglied Che Ting Chan. Das Metamaterial neben dem Metallblock sorgt dafür, denn es streut Licht so komplex, dass es das optische Gesamtbild manipuliert – der Block erscheint größer, als er in Wirklichkeit ist, und könnte somit in der Theorie tatsächlich eine Fläche verdecken, die eigentlich leer und damit durchlässig ist. "Wir schaffen eine Illusion," sagt Chan. "Ein Betrachter würde eine gespiegelte Wand sehen, die nicht existiert." Der Durchgang wäre aus seinem Blickfeld verschwunden.

In der Praxis konnten Forscher bislang allerdings immer nur einen geringen Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung überlisten – längst nicht genug, um ein wirklich nutzbares Tor ausreichend zu verstecken. Die neue Konfiguration des Materials sollte die Bandbreite und damit auch die Illusion aber erweitern, glauben Chen, Chan und Co. Ihr Material sei außerdem relativ einfach strukturiert, so die Forscher – und ihr Konzept daher auch leichter zu implementieren.

Tor öffnet sich per Fernbedienung

Ein weiterer Vorteil: Die Forscher könnten die optischen Eigenschaften des Materials mit einem externen magnetischen Feld verändern. Je nach Stärke des Felds wäre der Brechungsindex positiv oder negativ. Im ersteren Fall würden die Wellen hindurchdringen, in letzterem würden sie blockiert – die Wandillusion wäre sichtbar oder unsichtbar. "Wir könnten die Passage also öffnen und schließen, indem wir einfach einen Knopf drücken", fasst Chan ihr Modell zusammen.

Für den Mikrowellenbereich ließe sich das benötigte Metamaterial bereits herstellen, so die Wissenschaftler. Die höheren optischen Frequenzen seien aber noch eine Herausforderung. Denn die Transformationsoptik absorbiert in diesem Spektralbereich einen guten Teil der elektromagnetischen Wellen. Und je größer solche Verluste, desto geringer die Funktionalität des ganzen Modells.

Von geheimnisvollen Portalen wie dem Bahnsteig 9 ¾ bleibt die Wissenschaft also derzeit weit entfernt – die beschriebenen Probleme schränken die Nutzung in der Realität einfach noch zu sehr ein. Und auch die Größe der Passage macht Schwierigkeiten: Derzeit würden höchstens zentimetergroße Zauberlehrlinge durch das angedachte Tor passen. Zumindest rein theoretisch, betont Chen, bestehe aber keinerlei Größenbegrenzung.