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Lichtgeschwindigkeit übertroffen

19 August 2005

Ein Team des Labors für Nanophotonik und Metrologie der EPFL hat erstmals bewiesen, dass die Geschwindigkeit des Lichts in einer Glasfaser kontrollierbar ist. Diese Entdeckung eröffnet den Kommunikationssystemen neue Entwicklungsmöglichkeiten.

Auf dem Bildschirm hat sich ein kleiner Peak verschoben. Nichts als eine winzige Kurve, deren Verschiebung jedoch bedeutende technologische Folgen nach sich ziehen könnte. Die Forscher kontrollierten erstmals die Geschwindigkeit des Lichts in einer einfachen Glasfaser. Welch ein Erfolg! Es gelang ihnen nämlich nicht nur, die Geschwindigkeit um das Dreifache zu bremsen, sondern auch zu beschleunigen, wobei sie sogar die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum übertrafen.

Bei diesem Experiment wurden die Atome der Glasfaser mit einem Laser angeregt. Ergebnis? Je intensiver der Strahl, desto stärker verändert sich die Geschwindigkeit des durch die Glasfaser fliessenden Lichts. Diese Entdeckung ist bahnbrechend, da nun rein optische Übertragungsnetze und Prozessoren denkbar sind. Wenn Lichtsignale durch Licht kontrollierbar sind, braucht es auch keinen Strom mehr – von den möglichen Leistungssteigerungen ganz zu schweigen.

Bisher konnten Wissenschaftler die Geschwindigkeit der Lichtsignale nur unter besonders komplexen Bedingungen beeinflussen. In den USA verzeichneten Forscher im vergangenen Jahr jedoch bei einem Experiment mit einem Festkörper bei Zimmertemperatur neue Fortschritte. Das Team von Luc Thévenaz, bestehend aus Miguel González Herráez und Kwang-Yong Song, ging durch den Einsatz einer Glasfaser noch weiter: "Die Glasfaser ist besonders vorteilhaft, weil sie ein einfaches und kostengünstiges Verfahren ermöglicht, das bei allen und somit auch bei den in der Telekommunikation verwendeten Wellenlängen funktioniert", erklärt der "Maître d'enseignement et de recherche" Luc Thévenaz.

Nach mehreren Versuchen gelang es den Forschern, die Impulsdauer bis zu 3,6-mal zu verlangsamen und somit eine Art temporären "optischen Speicher" zu bilden. Gleichzeitig schufen sie extreme Bedingungen für eine die Lichtgeschwindigkeit übersteigende Ausbreitung. Wird nun an den Grundfesten der Relativitätstheorie gerüttelt? Nein, denn diese Situation widerlegt keinen der Grundsätze der Relativität oder der Kausalität, da nur ein Teil des Impulses betroffen ist. Einstein ist und bleibt aktuell.

Diese neue Entdeckung bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für die Aufnahme und Verarbeitung optischer Signale. Die Telekommunikation könnte dieses Verfahren zur Synchronisation von Signalen für eine bessere Verteilung des Datenflusses nutzen. Es könnte aber auch zur Erzeugung von Mikrowellensignalen mit revolutionären Leistungsmerkmalen dienen, indem ultrarapide, vom Licht gesteuerte optische Signale miteinander kombiniert werden. Diese könnte man für Antennen der Mobilnetze der nächsten Generation zur Verringerung des elektromagnetischen Smogs oder für eine stärker gerichtete und somit effizientere Übertragung zwischen Satelliten nutzen.

journaliste: Florence Luy