Phillip Hopkins
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1955
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Licht bewegt sich schnell. Das ist der springende Punkt des Lichts, zumindest so, wie die meisten Leute darüber denken. Licht schießt in nur 8 Minuten durch die 150 Millionen Kilometer zwischen Erde und Sonne, überträgt Informationen fast sofort auf der ganzen Welt und seine Höchstgeschwindigkeit von 300.000 km / s (186.000 Meilen pro Sekunde) stellt sich als absolute Geschwindigkeitsbegrenzung heraus des gesamten Universums.
Aber es gibt einige Physiker, die daran interessiert sind, dieses Lichtmerkmal auf den Kopf zu stellen und es ganz zu verlangsamen. In einem neuen Artikel, der am 3. Januar in der Zeitschrift Physical Review Letters und auf arXiv veröffentlicht wurde, zeigte ein Forscherteam, dass Licht an bestimmten "außergewöhnlichen Punkten" zum absoluten Stillstand gebracht werden kann.
Dies ist nicht die erste Technik, die Wissenschaftler entwickelt haben, um das Licht zu verlangsamen. Bereits im Jahr 2001 zeigte ein in der Zeitschrift Nature veröffentlichter Artikel (und in der New York Times erklärt), dass Licht auf unterkühlte Atome so eingeprägt werden kann, dass es vollständig zum Stillstand kommt - und dann von einem zweiten Lichtimpuls hineingeschleudert wird weiter auf seinem fröhlichen Weg. [Die 18 größten ungelösten Rätsel der Physik]
Die in diesem Artikel vom 3. Januar beschriebene Technik beruht jedoch nicht auf unterkühlten Atomen oder dem Einprägen von Licht. Stattdessen stützt es sich auf einige lustige Macken, wie sich Wellen - einschließlich Lichtwellen - unter den ungewöhnlichen Umständen von "außergewöhnlichen Punkten" verhalten.
Ein außergewöhnlicher Punkt ist ein Ort, an dem sich zwei komplexe Wellenlängenmuster treffen, die sich gegenseitig spiegeln - je nachdem, in welche Richtung sie sich bewegen, verschmelzen sie zu dem einen oder anderen Muster.
Lassen Sie uns das zusammenfassen:
Sie haben vielleicht gehört, dass Licht eine Welle ist, und es besteht eine gute Chance, dass Sie es sich als eine ziemlich einfache Welle wie diese vorstellen:
Die Realität ist jedoch, dass Wellen in der realen Welt - ob sie aus Licht, Ton oder Quantenschwingungen bestehen - viel reichhaltigere und komplexere dreidimensionale Formen sind, die sich je nach den Eigenschaften des Behälters, durch den sie sich bewegen, ständig ändern.
Durch die Einstellung der Eigenschaften des Behälters haben Wissenschaftler herausgefunden, wie eine komplexe Welle in ihren Spiegelzwilling kollabiert werden kann. Dieses Phänomen tritt an außergewöhnlichen Punkten oder an Punkten auf, an denen Wellen außergewöhnlich eigenartige Verhaltensweisen zeigen. Feuern Sie einen Lichtstrahl und seinen Spiegel in eine Richtung durch den Punkt, und beide erscheinen wie der ursprüngliche Lichtstrahl. Feuern Sie sie durch den anderen Weg, und beide werden wie die Spiegelwelle aussehen.
In dieser Arbeit zeigten die Wissenschaftler, dass theoretisch die Eigenschaften des Ausnahmepunkts und der Lichtstrahlen so eingestellt werden können, dass sich das Licht an diesem Ausnahmepunkt nicht mehr vollständig bewegt. Ändern Sie die Eigenschaften und Lichtstrahlen erneut, und das Licht würde seinen fröhlichen Weg fortsetzen.
Wissenschaftler dachten lange Zeit, außergewöhnliche Punkte seien rein theoretische Konzepte. Im Jahr 2010 konnten Forscher jedoch eine in der realen Welt bauen, indem sie Mikrowellen durch eine speziell gebaute Metallbox abfeuerten, wodurch die Wellenmuster von einem Modus in einen anderen wechselten.
Die Forscher haben noch keinen außergewöhnlichen Punkt in der realen Welt geschaffen - und es bleibt abzuwarten, ob dies jemand tun wird. In einer Erklärung des Teams hinter dem lichtstoppenden Papier über außergewöhnliche Punkte sagten die Forscher, dass ihr nächster Schritt darin besteht, herauszufinden, ob ähnliche außergewöhnliche Punkte andere Arten von Wellen wie Schall in ihren Spuren stoppen könnten.
Später, so schrieb das Team in diesem Artikel, erwarten sie, dass der Aufwärtstrend bei der Erforschung außergewöhnlicher Punkte zur Lösung wichtiger Probleme in der Quantenmechanik beiträgt und den Weg zu neuen Technologien weist, die auf dem Biegen und Formen von Wellen beruhen.