Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Nationalinstituts für Fortgeschrittene Industriewissenschaft und Technologie in Tsukuba in Japan glaubt, bei theoretischen Überlegungen einen Hall-Effekt für Lichtstrahlen entdeckt zu haben. Demnach würde ein aus Photonen mit einem genau festgelegten Spin bestehender Strahl beim Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Stoffen eine winzige räumliche Verschiebung erfahren, die sich nicht mit dem bekannten Brechungsgesetz der Optik fassen lässt. Das werden die Forscher in einer kommenden Ausgabe des Fachmagazins Physical Review Letters berichten.
Der aus der Schulphysik wohlbekannte Hall-Effekt beschreibt die Ablenkung eines Stroms aus Elektronen in einem Leiter, ausgelöst durch ein angelegtes Magnetfeld. Wenn die Richtung dieses Feldes senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Elektronen ist, so erfahren diese eine auf beiden Richtungen senkrecht stehende, nach dem Physiker Lorentz benannte Kraft. Sie werden daher aus ihrer Richtung abgelenkt, und dies manifestiert sich in einer elektrischen Spannung, der so genannten Hall-Spannung, die den Stromfluss behindert.
Masaru Onoda und seine Kollegen glauben nun, dass ein ähnlicher Effekt für Lichtstrahlen existiert. Theoretischen Betrachtungen zufolge würde demnach ein Lichtstrahl an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes eine seitwärts gerichtete Verschiebung erfahren. Die Größe dieser Verschiebung ist dabei gequantelt und hängt unter anderem von der Differenz der beiden Brechungsindizes ab.
Den Forschern nach könnte diese Verschiebung mithilfe photonischer Kristalle nachgewiesen werden. Die nötigen Experimente wären dabei wahrscheinlich gar nicht so schwierig durchführbar, da die optischen Eigenschaften dieser Kristalle durch ihre Topologie relativ einfach maßgeschneidert werden können.
Stefan Maier
