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 das 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 in Vejle, Dänemark, am 13. November 1959, ist vor allem für ihre Arbeit zur Verlangsamung und zum Stoppen von Licht bekannt. Sie hat an der Aarhus University in Dänemark einen Bachelor‑Abschluss in Mathematik, einen Master‑Abschluss in Physik und einen Doktortitel erworben. (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 erzielte damit diese beeindruckende Leistung. Sie erreichte etwas noch Außergewöhnlicheres, indem sie das Licht zum Stillstand brachte.
Licht bewegt sich mit 186.000 Meilen pro Sekunde. Hau wusste das, hatte aber nie damit gerechnet, den Rekord für die langsamste Lichtgeschwindigkeit 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 nur wenigen Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt verlieren sie ihre Individualität und verschmelzen.
Diese Sammlung kann sich bei ausreichend niedrigen Temperaturen wie ein einziges Superatom verhalten; sie wird Bose‑Einstein‑Kondensat genannt, nach den beiden Physikern, deren Forschung seine Existenz bereits 1924 vorhersagte.
Ich war so neugierig, zu sehen, wie dieser neue Aggregatzustand aussieht. 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 mit Laserstrahlen präzise manipulierten. Und sie erkannten, dass noch 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 Laserpuls entlang ihrer Längsachse abfeuerten.
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. Ende März 1998 bemerkte sie schließlich, dass das Licht langsamer wurde.
Ich dachte, ‘Mensch, du bist die erste Person, die Licht so langsam sieht.’
Lene Vestergaard Hau, Physikerin
Sie stellte fest, dass sie im Sommer, als sie nach Kopenhagen flog, schneller unterwegs war als ihre Lichtstrahlen. Im Herbst desselben Jahres veröffentlichte sie ihre Ergebnisse, als es ihr gelang, das Licht mit der Geschwindigkeit eines Fahrrads zu bewegen.
Ihr Team brachte die Forschung dieses Jahr voran, indem es erfolgreich sämtliches Licht in einem Bose‑Einstein‑Kondensat zum Stillstand brachte. 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)
