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Ist es möglich, die Lichtgeschwindigkeit zu verlangsamen?

Wir hören oft, dass der Begriff „Lichtgeschwindigkeit“ an eine erhöhte Beschleunigung denkt. Dies liegt daran, dass Licht normalerweise in Sekunden etwa 240,000 Meilen vom Mond zur Erde zurücklegt. Aber wussten Sie, dass es auch verlangsamt werden kann?

1999 gelang es der Harvard-Physikerin Lene Hau, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 Meter pro Sekunde zu verlangsamen. Praktisch die Geschwindigkeit eines Autos im Berufsverkehr. Bis 2001 konnte sie das Licht vollständig stoppen.

Wie war das möglich?

Hau konnte die Lichtgeschwindigkeit verändern, indem er einen völlig neuen Aggregatzustand entdeckte. Wenn Atome bei niedrigen Temperaturen in einem Hochvakuumraum eng zusammengepackt werden, verlieren sie ihre Identität als einzelne Teilchen. Stattdessen formen sie sich zusammen und fangen an, sich wie ein einzelnes Superatom zu verhalten.

In diesem seltsamen Zustand der Materie nimmt Licht eine menschlichere Dimension an; man kann es fast anfassen.

Lene Hau

Hau war der leitende Wissenschaftler bei dem Experiment, das am Rowland Institute of Science durchgeführt wurde. Andere Mitglieder des Teams enthalten; Zachary Dutton, Cyrus Behhoozi und Steve Harris. (Quelle: Harvard)

Warum haben sie das studiert?

Der Hauptgrund war die reine Neugier auf den neuen Zustand der Materie. Während des Prozesses konnten sie verschiedene praktische Anwendungen für die Verlangsamung des Lichts identifizieren, darunter die Entwicklung neuer Lasertypen und die Möglichkeit, Daten, Bilder und sogar Ton mit weniger Leistung und Platz zu übertragen.

Wir haben sie gemacht, weil wir neugierig auf diesen neuen Aggregatzustand sind. Wir wollten es verstehen, alles entdecken, was man damit machen kann.

Lene Hau

Der Bau des Containers für die neue Materie dauerte mehrere Jahre, bis das Team von Haus Haus gebaut hatte. Dem gingen eine Reihe von mehrstündigen Probeläufen voraus, um sicherzustellen, dass alle Parameter korrekt funktionierten. (Quelle: Harvard)

Wie ist das Experiment verlaufen?

Hauss Studie beweist, dass die Lichtgeschwindigkeit verändert werden kann. Die Ergebnisse des Experiments waren mehr als nur positiv.

So vieles muss stimmen, aber das Ergebnis hat unsere Erwartungen übertroffen. Es ist faszinierend zu sehen, wie ein Lichtstrahl fast zum Stillstand kommt.

Lene Hau

(Quelle: Harvard)

War dies das erste Mal, dass jemand versuchte, eine neue Form der Materie zu studieren?

Die schnelle Antwort auf diese Frage lautet nein. Die Idee einer neuen Form der Materie wurde erstmals 1924 von Albert Einstein und Satyendra Nath Bose aufgegriffen. Wenn die Atome bei niedrigen Temperaturen nahe genug beieinander kommen, verriegeln sie sich laut ihrer Theorie. Dies ist, was Hau als einen einzelnen Materieklumpen bezeichnet, der Wellen erzeugt.

Obwohl diese Theorie seit den 20er Jahren existiert, dauerte es erst 1995, als sie tatsächlich gemacht wurde. Das Bose-Einstein-Kondensat war seiner Zeit weit voraus. Sie brauchten nur die richtige Technologie, um dies zu ermöglichen. (Quelle: Harvard)

Wie kann diese Technologie in unserem täglichen Leben helfen?

Das Verlangsamen der Lichtgeschwindigkeit auf diese Weise verletzt kein physikalisches Prinzip direkt. Nach der Relativitätstheorie ändert sich nichts.

Die Verlangsamung des Lichts kann jedoch sicherlich dazu beitragen, den bizarren Aggregatzustand eines Bose-Einstein-Kondensats zu verstehen. Technologien, die alte Grenzen überschreiten, sind zunächst immer teuer und unpraktisch; dann werden sie billiger und handlicher.

Lene Hau

(Quelle: Harvard)

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