Wir hören oft den Ausdruck “speed of light” und denken an erhöhte Beschleunigung. Das liegt daran, dass Licht typischerweise etwa 240.000 Meilen vom Mond zur Erde in Sekunden zurücklegt. Aber wussten Sie, dass es auch verlangsamt werden kann?
1999 konnte Lene Hau, eine Physikerin von Harvard, die Lichtgeschwindigkeit auf 17 Meter pro Sekunde verlangsamen. Praktisch die Geschwindigkeit eines Autos im Berufsverkehr. 2001 gelang es ihr, das Licht vollständig zu stoppen.
Wie war das möglich?
Hau konnte die Lichtgeschwindigkeit ändern, indem sie einen völlig neuen Materiezustand entdeckte. Wenn Atome bei niedrigen Temperaturen in einem Hochvakuum dicht beieinander gepackt sind, verlieren sie ihre Identität als einzelne Teilchen. Stattdessen verschmelzen sie und verhalten sich wie ein einziges Superatom.
In diesem seltsamen Materiezustand bekommt Licht eine menschlichere Dimension; man kann es fast berühren.
Lene Hau
Hau war die leitende Wissenschaftlerin des Experiments, das am Rowland Institute of Science durchgeführt wurde. Weitere Teammitglieder waren; Zachary Dutton, Cyrus Behroozi und Steve Harris. (Quelle: Harvard)
Warum haben sie das untersucht?
Der Hauptgrund war reine Neugier auf den neuen Materiezustand. Während des Prozesses konnten sie mehrere praktische Anwendungen für die Verlangsamung von Licht identifizieren, darunter die Entwicklung neuer Lasertypen und die Möglichkeit, Daten, Bilder und sogar Schall mit weniger Energie und Platz zu übertragen.
Wir haben es getan, weil wir neugierig auf diesen neuen Materiezustand sind. Wir wollten ihn verstehen, um all die Dinge zu entdecken, die damit möglich sind.
Lene Hau
Der Bau des Behälters für die neue Materie benötigte mehrere Jahre für Hau’s Team. Dies ging einer Reihe von langen Testläufen voraus, um sicherzustellen, dass alle Parameter korrekt funktionierten. (Quelle: Harvard)
Wie verlief das Experiment?
Hau’s Studie beweist, dass die Lichtgeschwindigkeit verändert werden kann. Die Ergebnisse des Experiments waren mehr als nur positiv.
So viele Dinge müssen richtig laufen, aber die Ergebnisse übertrafen schließlich unsere Erwartungen. Es ist faszinierend, einen Lichtstrahl fast zum Stillstand kommen zu sehen.
Lene Hau
(Quelle: Harvard)
War dies das erste Mal, dass jemand versuchte, eine neue Materieform zu untersuchen?
Die kurze Antwort auf diese Frage lautet nein. Die Idee einer neuen Materieform wurde 1924 von Albert Einstein und Satyendra Nath Bose erstmals aufgebracht. Nach ihrer Theorie schließen sich die Atome bei niedrigen Temperaturen, wenn sie einander nahe genug kommen. Das bezeichnete Hau als einen einzigen Klumpen Materie, der Wellen erzeugt.
Obwohl diese Theorie bereits seit den 20er‑Jahren existierte, wurde sie erst 1995 tatsächlich realisiert. Das Bose‑Einstein‑Kondensat war seiner Zeit weit voraus. Es fehlte nur noch die passende Technologie, um es zu ermöglichen. (Quelle: Harvard)
Wie kann diese Technologie in unserem Alltag helfen?
Obwohl die Verlangsamung der Lichtgeschwindigkeit auf diese Weise kein physikalisches Prinzip direkt verletzt, wird laut Relativitätstheorie nichts verändert.
Allerdings kann das Verlangsamen von Licht unser Verständnis des bizarren Materiezustands eines Bose‑Einstein‑Kondensats sicherlich fördern. Technologien, die alte Grenzen überschreiten, sind zunächst immer teuer und unpraktisch; später werden sie günstiger und handhabbarer.
Lene Hau
(Quelle: Harvard)
