Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle physikalische Konstante, die in vielen Bereichen der Physik von entscheidender Bedeutung ist. Licht bewegt sich mit einer konstanten und endlichen Geschwindigkeit von 186.000 Meilen pro Sekunde. Aber wussten Sie, dass die Lichtgeschwindigkeit manipuliert werden kann?
1999 war Lene Hau, eine Physikerin aus Dänemark, die Erste, die Licht auf 38 Meilen pro Stunde verlangsamte. Später konnte sie es vollständig stoppen, kontrollieren und bewegen.
Wer ist Lene Hau?
Lene Vestergaard Hau, eine Physikerin, geboren am 13. November 1959 in Vejle, Dänemark, ist vor allem für ihre Arbeit zur Verlangsamung und zum Stoppen von Licht bekannt. Sie schloss ihr Studium an der Universität Aarhus in Dänemark mit einem Bachelor‑Abschluss in Mathematik, einem Master‑Abschluss in Physik und einer Promotion ab. (Quelle: Physics Today)
Lene Haus Forschung zur Lichtgeschwindigkeit
Nach jahrelanger Anstrengung beherrschte Hau im Jahr 1999 die Kunst, ein Fahrrad mit Lichtgeschwindigkeit zu fahren.
Anstatt schneller zu radeln, verlangsamte sie das Licht auf erstaunliche 60 Kilometer pro Stunde und vollbrachte damit diese beeindruckende Leistung. Sie erreichte etwas noch Außergewöhnlicheres, indem sie das Licht in seinen Spuren stoppte.
Licht bewegt sich mit 186.000 Meilen pro Sekunde. Hau wusste das, hatte jedoch nie erwartet, den Geschwindigkeitsrekord für langsames Licht zu brechen. Kurz nachdem sie das erreicht hatte, begann sie ein neues Forschungsprojekt: die Suche nach dem Bose‑Einstein‑Kondensat, einem brandneuen Aggregatzustand.
Atome sind extrem temperaturempfindlich; bei wenigen Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt verlieren sie ihre Individualität und verschmelzen.
Diese Sammlung kann sich bei ausreichend niedrigen Temperaturen wie ein einzelnes Superatom verhalten; sie wird als Bose‑Einstein‑Kondensat bezeichnet, nach den beiden Physikern, deren Forschung seine Existenz bereits 1924 vorhersagte.
Ich war so neugierig zu sehen, wie dieser neue Aggregatzustand ist. Wir waren unglaublich glücklich. Wir hatten Erfolg.
Lene Vestergaard Hau, Physikerin
Das Bose‑Einstein‑Kondensat wurde schließlich im Juni 1997 gebildet, nachdem Hau und ihre Kolleginnen die Atome erfolgreich gekühlt hatten.
Nachdem sie es geschaffen hatten, begannen Hau und ihre Mitarbeiterinnen, nach Anwendungsmöglichkeiten für das Kondensat zu suchen. Sie entdeckten, dass sie Licht durch das zuvor undurchsichtige Kondensat hindurchlassen konnten, indem sie es präzise mit Laserstrahlen manipulierten. Und sie erkannten, dass bislang kein Material identifiziert worden war, das Licht so effizient verzögern kann wie das bearbeitete Kondensat.
Mit einem Elektromagneten wurde ein 0,2 Millimeter langes, zigarreförmiges Kondensat in einer Vakuumkammer aufgehängt. Sie nutzten einen präzise kalibrierten Laserstrahl, um die Zigarre von der Seite zu beleuchten, bevor sie einen Laserimpuls entlang ihrer Längsachse abgaben.
Sobald der Puls das modifizierte Kondensat berührte, verlangsamte er sich und wurde komprimiert. Ein Jahr lang arbeitete Hau nachts im Labor, um ihre Testmethode zur Verlangsamung von Licht zu verfeinern. Endlich bemerkte sie im März 1998, dass das Licht langsamer wurde.
Ich dachte, ‘Mensch, du bist die erste Person, die Licht so langsam sehen kann.’
Lene Vestergaard Hau, Physikerin
Sie stellte fest, dass sie im Sommer, als sie nach Kopenhagen flog, schneller unterwegs war als ihre Lichtstrahlen. Im Herbst veröffentlichte sie ihre Ergebnisse, als es ihr gelang, das Licht mit der Geschwindigkeit eines Fahrrads zu bewegen.
Ihr Team brachte die Forschung in diesem Jahr voran, indem es erfolgreich sämtliches Licht in einem Bose‑Einstein‑Kondensat stoppte. Die Wissenschaftler schalteten den Kopplungslaser sofort ab, sobald der Lichtpuls vollständig komprimiert und im Kondensat gefangen war. Das Licht blieb nach dieser Änderung im Inneren gefangen. Der ursprüngliche Lichtpuls trat am anderen Ende wieder aus, als sie den Kopplungslaser wieder einschalteten. (Quelle: Physics Central)
