Langsam wie ein Blitz

News: Langsam wie ein Blitz

Nichts ist schneller als Licht! Na ja, ein gewöhnlicher Mittelklassewagen schon, meinten im Februar 1999 einige Wissenschaftler. Sie hatten einen Lichtstrahl durch eine Probe aus Natriumatomen, die sich in einem ganz bestimmten Quantenzustand befanden, geschickt. Und siehe da: Das Licht erreichte nicht einmal 100 km/h. Nun geben die selben Forscher an, ihr Experiment noch weiter ausgebaut zu haben, so dass mittlerweile jeder Fußgänger den Lichtstrahl überholen kann.

Ein Radfahrer legt in einer Stunde gemütlich 15 Kilometer zurück, ein Fußgänger immerhin noch fünf, und Licht schafft gerade mal 1,6 Kilometer pro Stunde, wenn es in den Versuchsaufbau von Lene Hau und ihren Kollegen vom Rowland Institute for Science und der Harvard University gerät. Auf der Jahrestagung der American Association for the Advancement of Science erzählte die Physikerin, wenn sie einen Lichtstrahl abgeschickt hätte, sei genug Zeit, sich einen Kaffee zu holen, bevor die Photonen am anderen Ende auftauchen.

Was dem Licht das Leben in ihrem Labor so schwer macht, ist ein so genanntes Bose-Einstein-Kondensat. Diesen seltsamen Quantenzustand stellen die Wissenschaftler her, indem sie Natriumatome auf wenige milliardstel Grad über den absoluten Nullpunkt der Temperaturskala abkühlen. Während sich die Atome bei Raumtemperatur heftig bewegen, sind sie in dieser Kälte fast ruhig. Das ist aber gleichbedeutend mit einem verschwindend geringen Impuls. Nach der Heisenbergschen Unschärferelation muss dann der Aufenthaltsort der Teilchen "verschmiert" sein – die einzelnen Atome überlappen sich gegenseitig und befinden sich alle im gleichen Quantenzustand. Das ganze Kondensat verhält sich fortan wie ein einziges großes Superteilchen.

Mit einem ersten Laser manipulieren die Wissenschaftler dann das Kondensat so, dass es die Photonen eines zweiten Lasers, die aus einem anderen Winkel in die Kammer fallen, nicht absorbiert. Allerdings muss sich dieser Lichtstrahl dafür gegen einen gewaltigen Brechungsindex behaupten, der etwa eine Billion Mal größer als bei Glas ist. Und das bremst die Photonen eben auf schlappe 44 Zentimeter pro Sekunde ab. "In diesem seltsamen Zustand gelangt das Licht in eine eher menschengemäße Dimension. Man kann es fast anfassen", meint Hau.

Aus ihren Worten spricht die Begeisterung für ihre Forschung. Zwar geben die Wissenschaftler an, ihre Arbeit läge die Grundlage für neue Kommunikationstechniken und Formen der Datenverarbeitung, doch in erster Linie geht es ihnen darum, das seltsame Bose-Einstein-Kondensat zu verstehen. Und da ist langsames Licht eben besonders nützlich.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 22.2.1999
"Licht langsamer als Tempo 100"
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