Lichtschwerter könnten nach einem unglaublichen Durchbruch in der Physik Realität werden

Zum Entsetzen der "Star Wars" -Fans überall haben Physiker lange über die Wissenschaft des Baus realer Lichtschwerter geweint. Nach der konventionellen Physik verhalten sich Photonen nicht wie normale Materieteilchen. Sie sind masselose Teilchen und können nicht miteinander interagieren. Es ist daher unmöglich, etwas aus Licht mit einer festen Struktur wie einem Lichtschwert zu bauen.

Eine bahnbrechende Neuentdeckung von Forschern des Harvard-MIT-Zentrums für ultrakalte Atome könnte laut Phys.org jedoch alles ändern. Sie haben entdeckt, wie einzelne Photonen interagieren und sich zu molekularen Strukturen verbinden können. Dies stellt nicht nur einen völlig neuen Materiezustand dar, sondern diese Lichtmoleküle können möglicherweise zu festen Strukturen geformt werden - mit anderen Worten, Lichtschwertern!

"Es ist keine unangemessene Analogie, dies mit Lichtschwertern zu vergleichen", sagte der Harvard-Physikprofessor Mikhail Lukin. "Wenn diese Photonen miteinander interagieren, drücken sie gegeneinander und lenken sich gegenseitig ab. Die Physik der Vorgänge in diesen Molekülen ähnelt der in den Filmen."

Während die Entdeckung unser traditionelles Verständnis von Licht aus dem Konzept bringt, ist es nicht aus dem Nichts. Es wurden bereits Theorien über die Möglichkeit dieser seltsamen Arten gebundener photonischer Zustände vorgeschlagen, aber bis jetzt war es unmöglich, diese Theorien zu testen.

Um die Photonen zur Wechselwirkung zu bringen, nahmen die Forscher Rubidiumatome und stellten sie in eine spezielle Vakuumkammer, in der die Atome auf eine ultrakalte Temperatur abgekühlt werden konnten. Anschließend feuerten sie mit einem Laser einzelne Photonen in die gefrorene Atomwolke. Als die Photonen durch das Medium gingen, wurden sie langsamer. Als sie das Medium verließen, waren sie miteinander verbunden.

Der Grund, warum sie sich auf ihrem Weg durch das kalte Atommedium verbinden, liegt in einer sogenannten Rydberg-Blockade. Grundsätzlich tauschen die Photonen beim Durchgang durch das Medium anregende Atome in der Nähe aus und wirken effektiv zusammen, um sich gegenseitig den Weg freizumachen.

"Es ist eine photonische Wechselwirkung, die durch die atomare Wechselwirkung vermittelt wird", sagte Lukin. "Dadurch verhalten sich diese beiden Photonen wie ein Molekül, und wenn sie das Medium verlassen, tun sie dies viel häufiger zusammen als als einzelne Photonen."

Die Physik, wie es funktioniert, ist kompliziert, aber die möglichen Anwendungen für die Entdeckung sind geradezu umwerfend. Zum Beispiel könnte es das Spiel in Bezug auf Quantencomputer verändern. Photonen sind das bestmögliche Mittel, um Quanteninformationen zu transportieren, aber bis jetzt war unklar, wie Photonen interagieren sollen.

Eine weitaus faszinierendere Anwendung für die Entdeckung ist jedoch, dass Licht zu festen Strukturen geformt werden kann. Lukin schlug vor, dass das System eines Tages verwendet werden könnte, um komplexe dreidimensionale Strukturen wie Kristalle zu erzeugen, die völlig ohne Licht sind.

Leichte Kristalle wären freilich trippig. Aber Lichtschwerter - eine sehr reale potenzielle Anwendung - wären noch cooler.

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