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Optik: Zeit-Linsen verstecken kurze Ereignisse

WellenLaden...
Tarnkappen gibt es nicht nur in Sciencefiction-Filmen. Tatsächlich haben Wissenschaftler Materialien entwickelt, die Licht um ein Objekt herumlenken und es somit für die Außenwelt unsichtbar machen. Ein solches Material erzeugt quasi ein Loch im Raum. Jetzt haben Forscher von der Cornell University in Ithaca eine Art Zeit-Tarnkappe entwickelt. Sie erzeugt ein Loch in der Zeit und ist somit in der Lage, nicht nur Objekte, sondern Ereignisse für die Außenwelt unsichtbar zu machen. Sie löscht also quasi ein Stück Geschichte.

Ein theoretisches Rezept für eine solche Zeit-Tarnkappe wurde Ende 2010 von britischen Wissenschaftlern vorgestellt. Die US-Physiker um Alexander Gaeta haben nun ein ähnliches Konzept in die Tat umgesetzt. Sie benutzten dafür so genannte Zeit-Linsen. Statt Licht auf einen Punkt im Raum zu fokussieren, wie es eine Sammellinse tut, konzentriert eine Zeit-Linse Licht auf einen Zeitpunkt. Eine zweite Art von Zeit-Linse hingegen dehnt einen Lichtstrahl auf ein größeres Zeitintervall, so wie eine Streulinse Licht auffächert.

Solche Linsen sind bereits seit einigen Jahren in der Entwicklung. Ihr praktischer Nutzen besteht unter anderem darin, die Datenübertragungsrate in Glasfaserkabeln drastisch zu erhöhen. Dabei machen sich Wissenschaftler komplexe, nichtlineare Phänomene zunutze, die beispielsweise auftreten, wenn Licht elektrisch manipuliert wird.

Für ihre Zeittarnkappe ordneten Gaeta und Kollegen nun die beiden Linsen hintereinander an, mit einer Lücke dazwischen. Dann sendeten sie einen Lichtstrahl durch die Anordnung. Die erste Linse dehnt den Lichtstrahl, indem sie seine Wellenfront beschleunigt und ihren hinteren Teil verlangsamt. So entsteht zwischen den Linsen eine kurze Lücke in der Zeit, während der der Lichtstrahl keine Information über ein Ereignis zum Beobachter übermitteln kann. Die zweite Linse kehrt den Prozess anschließend wieder um und komprimiert dabei den Lichtstrahl auf seine ursprüngliche Form. Die Anordnung hinterlässt keine Spuren im Lichtstrahl, die auf das Ereignis oder die Zeit-Linsen hinweisen.

Die Forscher demonstrierten diese Eigenschaft mit Hilfe eines künstlichen Ereignisses. Sie strahlten Lichtpulse ein, die mit dem ursprünglichen Lichtstrahl so wechselwirkten, dass weitere Lichtsignale entstanden, die ein Detektor aufzeichnete. Solange die Zeit-Linsen deaktiviert waren, wurden die Signale detektiert. Waren sie hingegen aktiv, verschwanden die Signale.

Allerdings kann die Zeit-Tarnkappe bislang nur Ereignisse verstecken, die kürzer als 110 Nanosekunden dauern. Die Forscher schreiben, dass sich die Zeitlücke aber auf 125 Mikrosekunden ausdehnen lasse. Über mögliche Anwendungsgebiete ihrer Erfindung spekulieren sie hingegen noch nicht.(cm)

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