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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.