Eine Forschergruppe der Universität von Rochester hat einen Lichtimpuls bei Raumtemperatur auf eine Geschwindigkeit von 57 Metern pro Sekunde abgebremst. Dazu schossen die Wissenschaftler einen kurzen Laserpuls auf einen Rubinkristall, der dadurch für einen engen Wellenlängenbereich transparent wurde. Somit ließ sich die Geschwindigkeit des Pulses auf weniger als den fünfmillionstel Teil der Vakuumlichtgeschwindigkeit herabsenken. Wie die Wissenschaftler in den Physical Review Letters (Band 90 Referenznummer 113903) berichten, könnten derart langsame Lichtpulse zu neuartigen optischen Schaltern und Speichern führen.
Die Wissenschaftler um Robert Boyd schossen in ihrem Experiment einen kurzen Laserpuls eines Argon-Gaslasers auf einen Rubinkristall. Ein derartiger Laser sendet Licht im grünen Bereich des Spektrums aus, das von dem Rubinkristall absorbiert wurde. Dadurch wurden einige der Elektronen der Kristallatome in einen höheren Energiezustand angeregt. Nun kam den Forschern ein Quanteneffekt zu Hilfe, der die Elektronen zwischen dem angeregten und dem Grundzustand oszillieren ließ. Dies führte dazu, dass der Rubinkristall für elektromagnetische Wellen in einem sehr kurzen Wellenlängenfenster innerhalb des Absorptionsbereichs plötzlich transparent wurde.
Die Wellenkomponenten des Impulses, die außerhalb des transparenten Wellenlängenbereichs lagen, wurden allerdings weiterhin stark absorbiert. Der Brechungsindex des Rubins, der die Herabsetzung der Lichtgeschwindigkeit innerhalb des Kristalls beschreibt, änderte sich daher beim Übergang zwischen dem transparenten und dem absorbierenden Wellenlängenbereich drastisch. Dadurch wurde die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Pulses dramatisch herabgesetzt? auf etwa 57 Meter pro Sekunde. Dies entspricht einer Geschwindigkeit von etwa 200 Stundenkilometern.
Bereits seit wenigen Jahren ist bekannt, dass Lichtstrahlen mit raffinierten Tricks fast zum Stillstand gebracht werden können. Dazu mussten allerdings bisher exotische Gaswolken, die auf Temperaturen knapp oberhalb des absoluten Nullpunkts von minus 273 Grad Celsius abgekühlt worden waren, eingesetzt werden. Zudem erforderten diese Techniken den Einsatz von mindestens zwei verschiedenen Laserlichtquellen. Boyds neue Methode hingegen kommt mit nur einem einzigen Laserpuls aus und ist zudem bei Raumtemperatur einsetzbar.
Stefan Maier
