Eingefangen Physiker stoppen erstmals das Licht

Die Lichtgeschwindigkeit gilt als eine der großen Konstanten der Physik. Doch mitunter kann das Licht, so ein neues Experiment, auch stillstehen - mit ungeahnten Konsequenzen für die Computertechnik.


New York - Forschern in den USA ist es gelungen, Lichtstrahlen zu stoppen, zu speichern und anschließend wieder auszusenden - ganz so, als handele es sich bei Licht um normale Materie. Damit sei ein wichtiger Eingriff in die schnellste und flüchtigste Form von Energie gelungen, der enorme Bedeutung für künftige Computer- und Kommunikationstechnologien haben könnte, berichtet die "New York Times".

Stillstand: US-Forscher haben Licht eingefangen
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Stillstand: US-Forscher haben Licht eingefangen

Der Durchbruch wird zwei unabhängig voneinander arbeitenden US-Teams zugeschrieben, Lene Vestergaard Hau von der Harvard University in Cambridge sowie Ronald Walsworth und Mikhail Lukin vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ebenfalls im US-Staat Massachusetts. Die Ergebnisse sollen in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" und im Wissenschaftsmagazin "Nature" veröffentlicht werden.

Normalerweise breitet sich Licht im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von knapp 300.000 Kilometern pro Sekunde aus. In Materie wie Glas oder Wasser ist die Ausbreitungsgeschwindkeit allerdings etwas verlangsamt, was zu einem Beugungseffekt führt und beispielsweise Linsen erst funktionieren lässt.

Einen ähnlichen, aber sehr viel wirksameren Effekt hat sich nun das Walsworth-Lukin-Team zu Nutzen gemacht. Mehrere, speziell präparierte Gasbehälter ließen die Lichtstrahlen beim Durchqueren immer blasser werden, bis sie schließlich ganz verschwanden.

Möglich macht dies Rubidium-Gas, ein rotes mit Kalium vergleichbares Alkalimetall. Während normale Linsen Licht nur bremsen, wird der Strahl in einer Rubidium-Kammer kontinuierlich abgeschwächt. Gleichzeitig werden die Rubidium-Atome angeregt, sie nehmen die Wellencharakteristik des Lichtes praktisch in ihrer Elektronenhülle auf: Durch den einfallenden Lichtstrahl wird der Spin, der in etwa mit einem Stabmagneten vergleichbare Eigendrehimpuls eines Teilchens, verändert.

Nachdem das Licht durch diesen Prozess, in der Physik als elektromagnetisch induzierte Transparenz bekannt, zum Stillstand gebracht worden war, schickten die Forscher einen zweiten Lichtstrahl in die Gascontainer und erweckten den Originalstrahl wieder zum Leben. Das ursprüngliche Licht verließ das Medium in etwa der gleichen Form und Intensität wie beim Eintritt in die Gascontainer. Versuche des Teams um Hau brachten ähnliche Ergebnisse mit vergleichbaren Techniken zu Stande.

"Im Prinzip ist das Licht in dem Medium gefangen und kommt nicht eher heraus, bis die Forscher das wollen", so Seth Lloyd gegenüber der "New York Times". Lloyd ist Professor am Massachusetts Institute of Technologie (MIT) und vertraut mit der Arbeit seiner Kollegen.

Bis vor kurzem galt es als technologisch kaum machbar, Licht zu konservieren und danach wieder zu nutzen. Die Beherrschung des Lichts als Übertragungsmedium könnte nach den Hoffnungen der Forscher eines Tages den Bau so genannter Quantencomputern erst möglich machen: Die Rechner der nächsten Generation sollen Aufgaben in bislang ungeahnter Arbeitsgeschwindigkeit abarbeiten. Um große Netzwerke zu bauen ist es allerdings, so die US-Forscher, beinahe unabdingbar, Licht vorübergehend zu speichern.



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