Gebremstes Licht

[Mendred]

Wieviele Beamversuche gab es jetzt eigentlich?

Zuerst hat man die Informationen eines Quantenteilchens kopiert und auf ein anderes "gebeamt".

Was ist Licht eigentlich? Doch "nur" photonische Energie.. Besteht diese Energie aus Quantenteilchen?

[Spocky]

Wirkliches Beamen war das ja nicht. Man fängt die Photonen ein, transportiert die "Lichtfalle" an einen anderen Ort und lässt es wieder frei. Es werden in dem Sinne keine Informationen transportiert, zumindest nicht auf nicht-konventionelle Weise.

[EarMaster]

Hmm…interessant klingt das ja. Ich warte mal auf Bynaus Eintreffen.

[Challenger]

hm.. auch wenns eigentlich das inverse des Themas ist, was ist bitteschön von diesem Artikel hier zu halten?

[EarMaster]

So neu ist der Artikel ja nicht mehr und wirde hier auch schon das eine oder andere Mal diskutiert. Auf die schnelle kannst du ab hier nachlesen, was davon zu halten ist. Kurz gesagt: nicht so spektakulär wie es klingt.

[Schard]

Ich möchte nur ein Mal darauf hin weisen, dass es NICHT erwiesen ist, dass man Licht anhalten kann. Licht ist der Vermittlungseffekt einer Grundkraft des Standardmodells, und müsste sich daher immer ausbreiten.
Des Weiteren ist es nicht so wirklich erstaunlich, dass sich Licht in einem besonders dichten Material verlangsamt; Das ist ja in jedem Medium (Ausnahmen bestätigen die Regel) der Fall. Daher können ja auch nur so lustige transluminiszente Effekte wie der Tscherenkow Effekt entstehen.

MfG, Schard.

[Harmakhis]

Licht ist der Vermittlungseffekt einer Grundkraft des Standardmodells, und müsste sich daher immer ausbreiten.

Wofür soll Licht bitte der Vermittlungseffekt sein?

[HiroP]

Wofür soll Licht bitte der Vermittlungseffekt sein?

Was er meint ist, dass das Photon das Wirkungsteilchen der elektromagnetischen Kraft ist. Im Standardmodell besitzt jede Wechselwirkung ein Vermittlungsteilchen.

Das der elektromagnetischen Kraft ist das Photon, das der starken Wechselwirkung ist das Gluon, die der schwachen Wechselwirkung sind die Bosonen. Die vierte Grundkraft ist die Gravitation. Für sie wurde das Austauschteilchen, das Graviton bisher nur postuliert, aber nicht nachgewiesen.

Nebenbei bemerkt ist das Austauschteilchen der Gravitation der Ausdruck des größten Problems der theoretischen Physik unserer Zeit, der Zusammenführung von den drei bereits quantisierten Grundkräften und der Gravitation.

[Spocky]

Es ist Forschern in Darmstadt inzwischen gelungen, Licht für eine komplette Minute anzuhalten.

Light completely stopped for a record-breaking minute - physics-math - 25 July 2013 - New Scientist

Möglich ist dies durch eine Kombination aus einem bestimmten Kristall und einem Magnetfeld.

[Bakkad Baran]

ich frag mich grade, wenn man licht anhalten kann bzw. wenn man es tut, dann müsste man es ja nicht sehen können da die photonen sich ja nicht bis zum auge hin bewegen - da sie ja angehalten wurden ??

könnte derselbe effekt an einem schwarzen loch tätig sein, das licht wird einfach an/ab einem gewissen punkt gestoppt ? ( wenn dem so is )

[Hades]

Es ist Forschern in Darmstadt inzwischen gelungen, Licht für eine komplette Minute anzuhalten.

Light completely stopped for a record-breaking minute - physics-math - 25 July 2013 - New Scientist

Möglich ist dies durch eine Kombination aus einem bestimmten Kristall und einem Magnetfeld.

Der Link will bei mir nich funktionieren, aber dieser Effekt des "Anhaltens", ist das durch die Absolute Geschwindigkeit von Licht nicht nur eine Effekthascherei vom Wortlaut her weil die Phontonen "einfach nur" sehr viele Extrarunden bzw Umleitungen im Material dreht? Wirklich verlangsamt oder angehalten können Photonen doch nicht werden, maximal absobiert.

könnte derselbe effekt an einem schwarzen loch tätig sein, das licht wird einfach an/ab einem gewissen punkt gestoppt ? ( wenn dem so is )

Jetzt mögen mich die Experten in Sachen ART und SRT verbessern, aber wird das Licht nicht einfach nur absorbiert? Also die Energiemenge der Masse des Lochs zuaddiert und die "Existenz" des Photons endet?

Oder fällt das wieder unter die Vorstellung, das durch die Schwerkraft und Dilatation das Licht nach dem Ereignishorizont nie in der Singularität ankommt?

[Agent Scullie]

könnte derselbe effekt an einem schwarzen loch tätig sein, das licht wird einfach an/ab einem gewissen punkt gestoppt ? ( wenn dem so is )

das hängt davon ab, ob du die bekannte Physik zugrundelegen willst oder nicht. Wenn ja, dann lautet die Antwort nein. Der ART zufolge kann ein lichtartiges Signal, also eines, das sich für einen lokalen frei fallenden Beobachter mit Vakuumlichtgeschwindigkeit fortpflanzt, ein schwarzes Loch nicht verlassen. Das in Spockys Link beschriebene angehaltene Licht breitet sich dagegen nicht für einen lokalen frei fallenden Beobachter mit Vakuumlichtgeschwindigkeit aus, sondern eher überhaupt nicht, pflanzt sich also im RT-Sprachjargon nicht lichtartig fort. Beim schwarzen Loch kann man freilich Koordinatensysteme finden, in denen sich das Licht nicht ausbreitet (Beispiel: Schwarzschildkoordinaten), dies ist jedoch aufgrund der Beliebigkeit von Koordinatensystemen in der ART wenig bedeutsam.

Wenn jedoch nein, du also nicht von der bekannten Physik ausgehen willst, lautet die Antwort: das können wir nicht wissen, da wir die dann anzuwendende alternative Physik nicht kennen. Rein logisch wäre eine Physik, in der beides auf dem gleichen Effekt basiert, aber immerhin denkbar.

Wenn wir spaßeshalber mal Newtons Gravitationstheorie und Newtons Teilchentheorie des Lichts anwenden, was natürlich eine rein akademische Übung ist, da beide Theorien bekanntermaßen widerlegt sind, da könnte der Effekt tatsächlich ähnlich sein: die Gravitation eines schwarzen Loches bremst die emittierten Lichtteilchen (Lichtteilchen der Newtonschen Theorie als Photonen zu bezeichnen wäre unpassend, daher sage ich Lichtteilchen) ab, bis sie anhalten und zurückfallen, die verminderte Lichtgeschwindigkeit in Materie könnte die Newtonsche Theorie ebenfalls als Abbremsen der Lichtteilchen beschreiben.

- - - Aktualisiert - - -

Wirklich verlangsamt oder angehalten können Photonen doch nicht werden, maximal absobiert.

AFAIK gibt es bislang keine auf der Quantenelektrodynamik (QED), also der Theorie der Photonen, basierende analytisch exakte Beschreibung der Lichtausbreitung in Materie. Das Bild, dass die Photonen in Materie einfach langsamer fliegen als im Vakuum, oder fortwährend absorbiert und von neuem emittiert werden, wobei zwischen Absorption und Re-Emission stets ein gewisser Zeitverzug vorliege, ist bestenfalls "hand-waving". Wirklich verstanden ist die Lichtausbreitung in Materie nur in der klassischen Elektrodynamik, also im klassischen Wellenbild: eine primäre EM-Welle, die sich für sich betrachtet, stets mit Vakuumlichtgeschwindigkeit fortpflanzt, induziert Schwingungen von Ladungsträgern im Medium, wodurch eine sekundäre Welle emittiert wird, die mit der primären Wellen interferiert. Die aus der Interferenz resultierende Gesamtwelle hat dann eine von der Vakuumlichtgeschwindigkeit abweichende Ausbreitungsgeschwindigkeit.

Jetzt mögen mich die Experten in Sachen ART und SRT verbessern, aber wird das Licht nicht einfach nur absorbiert? Also die Energiemenge der Masse des Lochs zuaddiert und die "Existenz" des Photons endet?

Oder fällt das wieder unter die Vorstellung, das durch die Schwerkraft und Dilatation das Licht nach dem Ereignishorizont nie in der Singularität ankommt?

die Vorstellung, dass das Licht nach Überschreiten des EH nie die Singularität erreicht, gibt es nicht, nur die, dass es gar nicht erst den EH in endlicher Zeit erreicht. Und auch die gilt nur koordinatenabhängig, d.h. in Schwarzschildkoordinaten erreicht das einfallende Licht den EH nicht in endlicher Zeit, in Eddington-Finkelstein-Koordinaten oder Kruskalkoordinaten aber sehr wohl.

Wenn Licht ins schwarze Loch fällt, kann man zwar sagen, es würde vom schwarzen Loch absorbiert, das heißt dann aber erst mal nur, dass es sich im schwarzen Loch befindet. Wenn wir uns Licht als Teilchen oder als lokalisiertes Wellenpaket vorstellen, so existiert dieses Teilchen/Wellenpaket nach Durchfallen des EH erstmal noch unverändert weiter, bis es nach einer Weile die Singularität erreicht, erst dort endet seine Existenz.

[Spocky]

die Vorstellung, dass das Licht nach Überschreiten des EH nie die Singularität erreicht, gibt es nicht, nur die, dass es gar nicht erst den EH in endlicher Zeit erreicht. Und auch die gilt nur koordinatenabhängig, d.h. in Schwarzschildkoordinaten erreicht das einfallende Licht den EH nicht in endlicher Zeit, in Eddington-Finkelstein-Koordinaten oder Kruskalkoordinaten aber sehr wohl.

Wenn Licht ins schwarze Loch fällt, kann man zwar sagen, es würde vom schwarzen Loch absorbiert, das heißt dann aber erst mal nur, dass es sich im schwarzen Loch befindet. Wenn wir uns Licht als Teilchen oder als lokalisiertes Wellenpaket vorstellen, so existiert dieses Teilchen/Wellenpaket nach Durchfallen des EH erstmal noch unverändert weiter, bis es nach einer Weile die Singularität erreicht, erst dort endet seine Existenz.

Wie ich bereits andernorts schrieb, muss ein Schwarzes Loch nicht zwingend eine Singularität enthalten. Ein Objekt muss nur so klein und kompakt sein, dass sein Schwarzschildradius größer ist als sein Objektradius.

Interessant wäre natürlich jetzt zu wissen, ob das für das eingefangene Licht einen Unterschied macht.

Ich denke aber nicht, dass dort die Existenz endet. Das Energie und Materie sind ja äquivalent und man kann beides nicht einfach auslöschen. Es wird einfach die Energie in Form von Masse dem Schwarzen Loch hinzuaddiert.

[Agent Scullie]

Wie ich bereits andernorts schrieb, muss ein Schwarzes Loch nicht zwingend eine Singularität enthalten. Ein Objekt muss nur so klein und kompakt sein, dass sein Schwarzschildradius größer ist als sein Objektradius.

wenn wir nach der ART gehen, wird es dann (in der für die Materie des Objekts verstreichenden Eigenzeit) allerdings nicht lange dauern, bis das Objekt zu einer Singularität zusammengestürzt ist. Ein Verweilen bei einer endlichen Größe ist für ein Objekt, das einmal den Schwarzschildradius unterschritten hat, laut ART unmöglich.

In einer Theorie der Quantengravitation kann das anders sein, allerdings wäre auch da ein Kollaps zu einer Dichte nahe der Planck-Dichte zu erwarten.

Interessant wäre natürlich jetzt zu wissen, ob das für das eingefangene Licht einen Unterschied macht.

Ich denke aber nicht, dass dort die Existenz endet. Das Energie und Materie sind ja äquivalent und man kann beides nicht einfach auslöschen. Es wird einfach die Energie in Form von Masse dem Schwarzen Loch hinzuaddiert.

Die Energie des Photons verschwindet natürlich nicht, das Photon selbst aber kann sehr wohl aufhören zu existieren, sei es durch Erreichen der Singularität, oder, wenn wir annehmen, dass die Materie des schwarzen Loches zu einem Zustand nur endlicher Dichte kollabiert, durch Absorption an diesem Materieklumpen. Die Energie des Photons wird dann der Masse der Singularität oder des Materieklumpens hinzugefügt.