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wirbelndes Licht verlangsamt sich

30.03.2016

Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum eine universelle physikalische Konstante von 299 Metern pro Sekunde. Forscher der University of Ottawa fanden heraus, dass sich wirbelndes Licht um 792 % langsamer ausbreitet.

Twisted Light ist eine Lichtwelle, bei der die Lichtfront nicht flach ist, sondern sich auf eine bestimmte Weise dreht. Im einfachsten Fall sieht es aus wie eine Spirale, ähnlich einem Korkenzieher - es breitet sich nicht nur nach vorne aus, sondern dreht sich auch gleichsam um seine Bewegungsrichtung. Physiker sagen, es hat einen Bahndrehimpuls. Nimmt ein frei schwebender Körper solches Licht auf, beginnt er sich zu drehen.

Das Phänomen der Lichtverdrillung sollte nicht mit der zirkularen Polarisation von Licht verwechselt werden, bei der die Wellenfront flach ist und sich die Richtung des elektrischen Feldes bei ihrer Ausbreitung umkehrt. Es ist merkwürdig, dass ein gewöhnlicher Lichtstrahl einen Punkt auf dem Bildschirm erzeugt und ein verdrehter einen Ring.

Das erste Mal, dass die Forscher die Verlangsamung von wirbelndem Licht entdeckten, war, als ein herkömmlicher Laserstrahl und Licht mit zehn Windungen nicht gleichzeitig am Detektor ankamen. Doch die Messung der Strahlverzögerung, die in Experimenten zwischen Zehntel und 23 Femtosekunden (10–15 s) schwankte, erwies sich als äußerst schwierige Aufgabe. Wissenschaftler haben mehr als ein Jahr damit verbracht, eine geeignete Methode zu entwickeln, die auf der Wechselwirkung eines wirbelnden Strahls mit dem ursprünglichen Strahl basiert, der die Verzögerungsleitung passiert hat.

Die Verlangsamung der Lichtwirbelgeschwindigkeit im Vakuum widerlegt die Relativitätstheorie nicht. Die Autoren der Arbeit erklären es damit, dass das Licht einer solch komplexen Struktur von der Richtung der kürzesten Ausbreitung zwischen zwei Punkten abweicht und somit eine etwas größere Distanz zurücklegt.

Der erste Strahl aus wirbelndem Licht wurde 1995 erhalten. Die Aussichten für seinen wissenschaftlichen und praktischen Einsatz waren so groß, dass die Physiker schnell lernten, wirbelndes Licht zu gewinnen und zu kontrollieren. Gegenwärtig wird wirbelndes Licht als Forschungswerkzeug auf Mikroebene verwendet, um die Informationsübertragung zu kodieren und zu beschleunigen. Es könnte bei der Entwicklung von Quantenkommunikation und Quantencomputern sehr nützlich sein. Daher kann der offene Effekt von großer Bedeutung sein.

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