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Zum ersten Mal konnte die Lichtgeschwindigkeit verlangsamt werden

Die Lichtgeschwindigkeit ist so unfassbar schnell, dass wir es trotz aufmunternder Science Fiction wohl auch in hundert Jahren noch nicht schaffen werden, unsere Fluggeräte entsprechend zu beschleunigen. Dennoch lassen sich diverse Spielereien mit dem Phänomen anstellen. Einem Team theoretischer Physiker der Universität Glasgow gelang es nun, die Lichtgeschwindigkeit erstmals zu verlangsamen—und somit mal wieder eine ​lang gehegte Theorie zu beweisen.

Es gilt zwar schon lange als gesichert, dass sich Lichtpartikel auf ihrem Weg durch Wasser oder Glas entschleunigen lassen, doch das Tempo von Photonen im freien Raum zu mindern, war bisher lediglich ein utopisches Gedankenspiel. 

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Letzten Freitag veröffentlichten die Wissenschafter die Ergebnisse ihres Experiments nun in ​Science Express. Für den erfolgreichen Versuchsaufbau wandten die sie dabei allseits bekannte optische Prinzipien an und platzierten eine Blende vor einen optischen Strahl. Dank dieser Technik erhielten die Photonen eine räumliche, dreidimensionale Struktur mittels derer die Physiker das Bremsmanöver an den Teilchen vollziehen konnten.

Für die Geschwindigkeitsmessung initiierten die Forscher ein Rennen zwischen zwei Teilchen, die sie zeitgleich gegeneinander über die Strecke von einem Meter in Richtung einer Ziellinie antreten ließen. Das Photon, welches durch die Blende strukturiert worden war, erreichte das Ziel später als das natürliche Lichtteilchen. Die Konsequenz daraus lautet logischerweise, dass sich das modifizierte Licht langsamer bewegte.

Daniel Giovanni, einer der Hauptautoren der Studie, sagte in einer Presseerklärung: „Die von uns verursachte Verzögerung bei dem strukturierten Strahl ist zwar klein und beträgt nur einige Mikrometer auf einer Distanz von einem Meter, aber sie ist signifikant. Wir haben ähnliche Effekte auch bei zwei anderen Strahlungstypen messen können,  ​Bessel-Strahlen und ​Gauß-Strahlen.”

Die Lichtteilchen ließen sich bei ihrer Durchquerung von Luft oder Vakuum auf eine Geschwindigkeit unterhalb der landläufig angenommenen Grenze von 299.792.458 Metern pro Sekunde verlangsamen.

Interessanterweise unterscheidet sich dieses Phänomen von einer Lichtpassage durch Glas oder Wasser, da die Photonen in dem Versuch über die gesamte Strecke das langsamere Tempo beibehielten. Bei dem Austritt des entschleunigten Lichtes aus Wasser oder Glas kehren die optischen Teilchen normalerweise zu ihrer Ursprungsgeschwindigkeit zurück.

„Die Ergebnisse erlauben uns, auf eine ganz neue Weise über die Möglichkeiten von Licht nachzudenken und wir sind gespannt, was uns die Entdeckung für zukünftige Anwendungen bringt”, erzählte Professor Miles Paddet von der Optischen Fakultät an der Universität Glasgow. „Wir gehen davon aus, dass sich diese Ergebnisse auf jegliche Wellentheorie anwenden lassen. Eine ähnliche Entschleunigung könnte zum Beispiel auch bei Klangwellen umgesetzt werden.”