Wettrennen der Laserstrahlen (Illu.). | Copyright: gla.ac.uk
Glasgow (Schottland) - Während schon seit längerer Zeit bekannt, dass die Lichtgeschwindigkeit durch Wasser oder Glas leicht abgebremst werden kann, galt es bislang als unmöglich, Photonen abzubremsen, die sich durch den freien Vakuumraum bewegen. Schottische Wissenschaftler berichten nun jedoch, dass ihnen die Beeinflussung der Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit dennoch gelungen ist – und dies durch einen allgemein bekannten optischen Effekt.
Wie die Forscher um Daniel Giovaninni und Jaqueline Romero von der University of Glasgow und Kollegen um Daniele Faccio von der Heriot-Watt University aktuell im Fachjournal "Science Express" (DOI: 10.1126/science.aaa3035) berichten, ist es ihnen alleinig mit einer konischen Linse, die die Struktur eines Laserstrahls selbst veränderte, erstmals gelungen, die Geschwindigkeit des Lichts abzubremnsen.
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Normalerweise schwingen die Wellen des Laserlichts gemeinsam und parallel zueinander und bilden dabei einen sogenannten Gauß-Strahl, dessen Intensität von innen nach außen abnimmt. Mit der Linse veränderten die Wissenschaftler nun genau diese Struktur des Laserstrahls zur Form eines sogenannten Bessel-Strahls, in dem der Strahl sich nun sozusagen selbst durchkreuzt.
Im Wettrennen des neustrukturierten Lichtstrahls mit einem gewöhnlichen Laser stellten die Forscher dann fest, dass jene Photonen, deren Strahl durch die konische Linse zu einem Bessel-Strahl verändert wurde, 20 Wellenlängen später auf der einen Meter entfernten Messstation eintraf als das unveränderte Kontrollphoton des normalen Laserstrahls. Immerhin bedeutet dies eine Verzögerung von mehreren Mikrometern auf der gemessenen Vakuum-Strecke.
"Unser Experiment zeigt, dass die Ausbreitung des Lichts von 299.792.458 Metern pro Sekunden auch im Vakuum abgebremst werden kann", stellt Studie fest.
Als Schlussfolgerung ihrer Beobachtungen konstatieren die Forscher, dass die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nur für Strahlen mit normaler, ebener - nicht aber für Strahlen mit veränderter Querschnittsstruktur gilt. Zudem vermuten die Wissenschaftler, dass möglicherweise auch auf alle anderen Wellen-Theorien - etwa zur Ausbreitung von Schallwellen im normalen Raum - angewendet werden können.
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