Ohne jede Röntgenstrahlung, Ultraschallwellen oder anderen aktiven Messmethoden haben US-Physiker nun in das Innere von Metallblöcken geschaut. Dazu nutzen sie die winzigen Schwingungen, die abhängig von der Temperatur alle Atome in einer beliebigen Substanz ausführen. Dieses so genannte “Phononen-Rauschen” wurde bisher bei jeder Messung als störender Signaluntergrund ignoriert. Doch die dabei entstehenden Ultraschallwellen tragen zahlreiche Informationen über den inneren Aufbau von Werkstoffen. Diese Ergebnisse präsentieren die Forscher in den Physical Review Letters
Über Jahrzehnte haben Wissenschaftler übersehen, dass in diesem Störrauschen viele nützliche Informationen stecken, sagt Richard Weaver, Physiker an der University of Champaign in Illinois. “Niemand hat je bestritten, dass dieses Rauschen existiert, doch exakt gemessen hat es niemand.”
In einem Vergleichstest untersuchten die Wissenschaftler einen kleinen Block Aluminium. Mit der aufwändigen Analyse des Störrauschens, der so genannten Autokorrelation, gewannen sie die gleichen Einblicke in das Innere des Materials wie mit einer klassischen Ultraschalluntersuchung. “Die Wellenformen sind nahezu identisch”, so Weaver.
Die Physiker glauben nun, dass sie mit dieser Methode in nahezu alle Materialien hineinhören können, da in jeder Materie die einzelnen Atome permanent mehr oder weniger schwingen. So könnten Geophysiker den Aufbau von Kilometer tiefen Gesteinsschichten analysieren, ohne vorher durch Explosionen ein künstliches Erdbeben auslösen zu müssen. Auf der Mikroebene könnten sehr hochfrequente Schwingungen Fehlstellen in Mikrochips offenbaren. “Auch könnte diese Technik für die Kontrolle von Gebäude-Schwingungen genutzt werden, um das Risiko eines Einsturzes abzuschätzen”, meint Weaver. Gefährliche Materialfehler in Stahlträgern könnten einfacher erkannt werden.
Jan Oliver Löfken
