Am Wochenende lief auf BRα eine Sendung (Max-Q), in der es um das Abbremsen von Licht ging. Es wurde gesagt, dass man Na-Atome auf 1/1.000.000.000° über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt und mit einem wohldefinierten Laser mit einer bestimmten Frequenz bestrahlt hat, wodurch ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat entstand, das als "Bremsmittel" für das Licht fungieren soll. Quasi eine Art Lichtfalle. Die Natriumatome verklumpen dabei zu einer kalten, opaken Wolke, die nur Licht einer bestimmten Wellenlänge hindurchlässt. Schickt man dort nun einen 2. Laserstrahl mit genau dieser Wellenlänge hindurch, so werden die darin enthaltenen Photonen auf 50 km/h abgebremst, sind also langsamer, als ein Auto.
Ich habe mich daraufhin im Internet umgeschaut und folgenden Artikel gefunden, den ich aus dem Englischen übersetzt habe:
Für das rot gehaltene fand ich keine passende Übersetzung. Das Original befindet sich auf http://focus.aps.org/v3/st37.html .
Es soll sogar die Möglichkeiten dieses Phänomen bei Raumtemperatur ablaufen zu reproduzieren und sogar das Licht vollkommen anzuhalten, so Max-Q. Dabei speichert sich das Licht als Anregungszustand in der Materie und kann dort auch wieder abgegeben werden, wenn es die Forscher wollen.
Ich habe mich daraufhin im Internet umgeschaut und folgenden Artikel gefunden, den ich aus dem Englischen übersetzt habe:
Langsames Licht für den Rest von uns
29. Juni 1999
Licht zu bremsen könnte einfacher sein, als Sie denken. Die Physiker, die kürzlich ein Lichtsignal auf eisige 17 m/s herabbremsten, indem sie einen exotischen Materiezustand, bekannt als Bose-Einstein Condensate (BEC), benutzten erhielten enorme Aufmerksamkeit, doch jetzt zeigt ein Wissenschaftsteam, wie man Licht billig verlangsamt. Sie zeigen, dass einfaches Gas aus erhitzten Rubidium-Atomen die Lichtsignale fast ebenso gut bremsen kann, auf 90 m/s – mehr als eine Millionen mal langsamer, als Licht im Vakuum oder in der Luft. Die neue Methode dürfte ein größeres Spektrum an weiterführenden Optik-Experimenten durchführbar machen und könnte auch für Geräte hilfreich sein. George Welch von der Texas A&M University in College Station sagt, er habe "Ehrfurcht" vor dem jüngsten Experiment, "aber die meisten Wissenschaftler können kein BEC in ihren Labors herstellen, dazu benötigt man eine mehrere hunderttausend Dollar teure Ausrüstung." Er und seine Kollegen stellten fest, dass die Basistechnologie, bekannt als Elektromagnetisch Induzierte Transparenz (EIT), soweit optimiert werden könnte, dass sie auch mit einem weniger teuren Setup läuft. Bei EIT verändert ein Laser den Quantenzustand in einer opaken Atomwolke und macht sie für einen schmalen Bereich von Wellenlängen transparent. Laut elektromagnetischer Theorie bringt dieses schmale Übertragungsband einen direkten Nachweis für den Brechungsindex, der stark von der Wellenlänge abhängt, wobei er in einem Niedrigdruck Gas nicht unbedingt weit vom Vakuumwert abweichen muss. (Der Brechungsindex gibt die "Phasengeschwindigkeit" – die Geschwindigkeit, mit der sich Sine-Wave Lichtstrahlen ausbreiten.) Vor einigen Jahren zeigten Forscher, dass die wellenlängenabhängige Phasengeschwindigkeit die "Gruppengeschwindigkeit" – die Geschwindigkeit, mit der Energie und alle Signale reisen – des Lichts die um mehr als das 100fache Verlangsamung verursacht. Welch und seine Kollegen wussten, dass durch eine Verengung des Transmissionsbandes in ihrem erhitzten Rubidium Gas das Licht sogar noch dramatischer verlangsamt werden würde. Die Gruppengeschwindigkeit ging auf 90 m/s herunter – langsamer, als viele propellerbetriebene Flugzeuge – so dass ein Lichtimpuls 1/4 ms für die 1 Inch lange Gaszelle brauchte, anstatt im Bruchteil einer Nanosekunde hindurch zu sausen. Welch glaubt, dass die lange Beeinflussungsdauer zwischen Licht und Atomen zu extrem empfindlichen Experimenten in nichtlinearer Optik führen kann, wo eine Messung von mit Materie interagierendem Licht normalerweise sehr hochintensive Laser benötigen. Obwohl ein BEC Lichtsignale noch weiter verlangsamen kann, als ein Rubidium Gas, ist die gesamte Beeinflussungsdauer mit dem BEC geringer – zumindest mit der derzeitigen Technologie – weil es ein geringeres Volumen einnimmt. Viele Forscher auf diesem Gebiet dachten, dass kalte Atome, wie die in einem BEC, nötig seien, um so geringe Gruppengeschwindigkeiten zu erreichen, sagt Atac Imamoglu von der University of California in Santa Barbara, aber "dieses Paper zeigt klar, dass dies nicht der Fall ist." Unter den extremen Bedingungen dieses Experiments, kann ein einzelnes Photon von seinem normalen Verhalten abweichen und direkt mit einem anderen Photon interagieren, ein Prozess, wie Imamoglu sagt, der in einem Quantencomputer Anwendung finden könnte. Er glaubt, dass auch andere Anwendungen in der Entwicklung von Kommunikationssystemen möglich seien, die alleine mit Licht arbeiten, ohne dass man sie in elektrische Signale umwandeln muss. Lene Hau von der Harvard Univeristy, Teil des Teams, das kürzlich Licht in einem BEC abgebremst hat, führt an, dass obwohl heiße Gase leichter herzustellen sind, ein BEC das Licht noch um Größenordnungen stärker verlangsamen kann und so eine höhere Anpassungsfähigkeit an die geometrischen Anordnungen künftiger Experimente erlauben.
29. Juni 1999
Licht zu bremsen könnte einfacher sein, als Sie denken. Die Physiker, die kürzlich ein Lichtsignal auf eisige 17 m/s herabbremsten, indem sie einen exotischen Materiezustand, bekannt als Bose-Einstein Condensate (BEC), benutzten erhielten enorme Aufmerksamkeit, doch jetzt zeigt ein Wissenschaftsteam, wie man Licht billig verlangsamt. Sie zeigen, dass einfaches Gas aus erhitzten Rubidium-Atomen die Lichtsignale fast ebenso gut bremsen kann, auf 90 m/s – mehr als eine Millionen mal langsamer, als Licht im Vakuum oder in der Luft. Die neue Methode dürfte ein größeres Spektrum an weiterführenden Optik-Experimenten durchführbar machen und könnte auch für Geräte hilfreich sein. George Welch von der Texas A&M University in College Station sagt, er habe "Ehrfurcht" vor dem jüngsten Experiment, "aber die meisten Wissenschaftler können kein BEC in ihren Labors herstellen, dazu benötigt man eine mehrere hunderttausend Dollar teure Ausrüstung." Er und seine Kollegen stellten fest, dass die Basistechnologie, bekannt als Elektromagnetisch Induzierte Transparenz (EIT), soweit optimiert werden könnte, dass sie auch mit einem weniger teuren Setup läuft. Bei EIT verändert ein Laser den Quantenzustand in einer opaken Atomwolke und macht sie für einen schmalen Bereich von Wellenlängen transparent. Laut elektromagnetischer Theorie bringt dieses schmale Übertragungsband einen direkten Nachweis für den Brechungsindex, der stark von der Wellenlänge abhängt, wobei er in einem Niedrigdruck Gas nicht unbedingt weit vom Vakuumwert abweichen muss. (Der Brechungsindex gibt die "Phasengeschwindigkeit" – die Geschwindigkeit, mit der sich Sine-Wave Lichtstrahlen ausbreiten.) Vor einigen Jahren zeigten Forscher, dass die wellenlängenabhängige Phasengeschwindigkeit die "Gruppengeschwindigkeit" – die Geschwindigkeit, mit der Energie und alle Signale reisen – des Lichts die um mehr als das 100fache Verlangsamung verursacht. Welch und seine Kollegen wussten, dass durch eine Verengung des Transmissionsbandes in ihrem erhitzten Rubidium Gas das Licht sogar noch dramatischer verlangsamt werden würde. Die Gruppengeschwindigkeit ging auf 90 m/s herunter – langsamer, als viele propellerbetriebene Flugzeuge – so dass ein Lichtimpuls 1/4 ms für die 1 Inch lange Gaszelle brauchte, anstatt im Bruchteil einer Nanosekunde hindurch zu sausen. Welch glaubt, dass die lange Beeinflussungsdauer zwischen Licht und Atomen zu extrem empfindlichen Experimenten in nichtlinearer Optik führen kann, wo eine Messung von mit Materie interagierendem Licht normalerweise sehr hochintensive Laser benötigen. Obwohl ein BEC Lichtsignale noch weiter verlangsamen kann, als ein Rubidium Gas, ist die gesamte Beeinflussungsdauer mit dem BEC geringer – zumindest mit der derzeitigen Technologie – weil es ein geringeres Volumen einnimmt. Viele Forscher auf diesem Gebiet dachten, dass kalte Atome, wie die in einem BEC, nötig seien, um so geringe Gruppengeschwindigkeiten zu erreichen, sagt Atac Imamoglu von der University of California in Santa Barbara, aber "dieses Paper zeigt klar, dass dies nicht der Fall ist." Unter den extremen Bedingungen dieses Experiments, kann ein einzelnes Photon von seinem normalen Verhalten abweichen und direkt mit einem anderen Photon interagieren, ein Prozess, wie Imamoglu sagt, der in einem Quantencomputer Anwendung finden könnte. Er glaubt, dass auch andere Anwendungen in der Entwicklung von Kommunikationssystemen möglich seien, die alleine mit Licht arbeiten, ohne dass man sie in elektrische Signale umwandeln muss. Lene Hau von der Harvard Univeristy, Teil des Teams, das kürzlich Licht in einem BEC abgebremst hat, führt an, dass obwohl heiße Gase leichter herzustellen sind, ein BEC das Licht noch um Größenordnungen stärker verlangsamen kann und so eine höhere Anpassungsfähigkeit an die geometrischen Anordnungen künftiger Experimente erlauben.
Es soll sogar die Möglichkeiten dieses Phänomen bei Raumtemperatur ablaufen zu reproduzieren und sogar das Licht vollkommen anzuhalten, so Max-Q. Dabei speichert sich das Licht als Anregungszustand in der Materie und kann dort auch wieder abgegeben werden, wenn es die Forscher wollen.
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