Forscher: Negativer Brechungsindex existiert
Licht wird in die "falsche" Richtung abgelenkt – Physiker erhoffen sich eine Vielzahl von Anwendungen
Wissenschaftler aus aller Welt haben auf einem Symposium der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Austin neue Ergebnisse über Materialien mit einem negativen Brechungsindex vorgestellt. Wenn ein Lichtstrahl unter einem Winkel auf einen derartigen Stoff trifft, so wird er in diesem in die "falsche" Richtung abgelenkt. Dies könnte zu einer Fülle von interessanten optischen Anwendungen führen – etwa flachen Linsen, die Objekte mit einer Detailtreue weit unterhalb der Wellenlänge des verwendeten Lichts abbilden könnten.
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Andrew Houck vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) stellte auf der Tagung die neuesten Experimente seiner Gruppe zur Herstellung und Charakterisierung eines Materials vor, dass einen negativen Brechungsindex für Mikrowellen aufweist. Das sogenannte "Meta-Material", das aus einer komplizierten Anordnung von metallischen Gittern und Ringen aufgebaut war, lenkte in Experimenten in der Tat einen Mikrowellenstrahl in die falsche Richtung ab.
Der Betrag des Brechungswinkels stimmte dabei mit den Vorhersagungen des berühmten Brechungsgesetzes der Optik ("Snell’s Gesetz") überein. Der gebrochene Strahl befand sich aufgrund des negativen Brechungsindex allerdings sowohl außerhalb als auch innerhalb des Materials auf derselben Seite des Einfallslots – im Gegensatz zu gewöhnlichen Stoffen mit einem positiven Brechungsindex.
Die Experimente der MIT-Gruppe unterstützten bereits vor einigen Jahren veröffentlichte Arbeiten von Forschern der Universität von Kalifornien in San Diego, die ebenfalls negative Brechung von Mikrowellen in einem künstlichen Material beobachtet haben wollten. Deren Ergebnisse waren allerdings von verschiedenen Gruppen angezweifelt worden, was zu einer intensiven Diskussion um die Möglichkeit einer negativen Brechung geführt hatte. Neben den Bostoner Forschern stellten in Austin nun allerdings auch mehrere Forscher anderer Universitäten experimentelle Beobachtungen der negativen Brechung vor.
Insbesondere Theoretiker sind von der Fülle der neuen Experimente begeistert. Die Existenz von funktionierenden Stoffen mit negativem Brechungsindex könnte nun in der Fachwelt endlich akzeptiert werden, so Clifford Krowne von den Forschungslabors der US-Marine. Erste Anwendungen von derartigen Materialien wie etwa ebene Linsen zur Steuerung von elektromagnetischen Wellen könnten schon bald folgen.
Stefan Maier
