Relativitätstheorie im Labor

20. Juli 2009, 19:00
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US-Forscher entwickeln optische Materialien, die schwarze Löcher simulieren

Berkeley/London - Albert Einstein wäre vermutlich erstaunt gewesen - darüber nämlich, dass man seine allgemeine Relativitätstheorie in Zukunft womöglich auch im Labor testen kann. Bislang ließ sich etwa die Ablenkung des Lichts durch die Schwerkraft massereicher Körper nur "astronomisch" beobachten: Das erste Mal gelang das bei der Sonnenfinsternis im Mai 1919, als Arthur Stanley Eddington zeigte, dass die Sonne das Licht um sie herum krümmte.

Nun behauptet der US-Forscher Xiang Zhang, dass man die Interaktionen von Licht und Materie in Raumzeit mit neuen optischen Materialien auch im Labor untersuchen kann. Konkret geht es um sogenannte Metamaterialien, also künstlich geschaffene Strukturen, die Licht und andere Formen der elektromagnetischen Strahlung in beinahe beliebiger Weise brechen.

Wundersame Eigenschaften

Dass das keine leeren Worte sind, lässt sich aus den bisherigen Arbeiten Zhangs schließen: Der Physiker an Lawrence Berkeley National Labs und Professor an der Universität Berkeley zählt zu den Pionieren bei der Herstellung dieser wundersamen Materialien. Vergangenes Jahr etwa machte er Schlagzeilen, als er zwei verschiedene nanostrukturierten Verbundwerkstoffe entwickelte, die Licht in die "falsche" Richtung zu negativen Winkeln hin brechen.

Anfang Mai dieses Jahres wiederum stellte er in der Fachzeitschrift "Nature Materials" eine Art "Tarnteppich" aus ebenfalls nanostrukturiertem Silizium vor. Unter ihm werden Gegenstände gleichsam unsichtbar, weil das Licht durch das Material so abgelenkt wird, als ob es auf eine flache Oberfläche treffen würde.

Nun folgt der nächste Streich von Zhang und seinem Team, über den sie im Fachblatt "Nature Physics" (online vorab) berichten. In ihrem Artikel beschreiben sie eine neue Klasse von Metamaterialien, die sie "continous-index photon traps" (CIPTs) nennen, also Fotonenfallen mit einem kontinuierlichen Brechungsindex. Diese können Licht kontrollieren, verlangsamen oder ganz einfangen - so wie das eben auch schwarze Löcher oder Gravitationslinsen tun.

Der große Vorteil des Studium dieser Phänomene im Labor: Beobachtungen lassen sich quasi sofort machen, während Astronomen mitunter 100 Jahre darauf warten müssten, so Zhang. (Klaus Taschwer/DER STANDARD, Printausgabe, 21. 7. 2009)

  • Herr des Lichts: Xiang Zhang kreiert sogenannte "Metamaterialien" , die Licht beliebig ablenken und schlucken können.
    foto: roy kaltschmidt, berkeley lab public affairs

    Herr des Lichts: Xiang Zhang kreiert sogenannte "Metamaterialien" , die Licht beliebig ablenken und schlucken können.

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