Ein Großteil unseres Verständnisses für den Aufbau unseres Universums hängt von Konstanten ab - physikalischen Messungen, die beispielsweise die Ladung und Masse des Elektrons beschreiben. Diese Größen bilden die Grundlage für grundlegende theoretische Gleichungen und ändern sich nicht. Allerdings haben Wissenschaftler gerade herausgefunden, dass die berühmteste Konstante, die Lichtgeschwindigkeit, nicht ganz so konstant ist, wie wir dachten.
Wenn Licht durch Glas oder Wasser gelangt, wird es verlangsamt. Die Wissenschaftler dachten jedoch, dass die Geschwindigkeit, wenn sie durch ein Vakuum blitzt, konstant bei 299.792.458 Metern pro Sekunde bleibt. Neue Arbeiten, die auf arXiv.org veröffentlicht wurden, zeigen, dass dies nicht immer der Fall ist. Abhängig von der Struktur des Lichts werden sich die Photonen, die Grundeinheit des Lichts, langsamer fortbewegen.
Die Forscher haben im Wesentlichen unterschiedlich strukturierte Photonen gegeneinander ausgespielt. Licht wird oft als eine Welle dargestellt (obwohl das ganze Teilchen / Wellen-Ding verdreht werden kann), aber das ist nur eine Annäherung, schreibt Andrew Grant für Science News . Denken Sie an einen Laser, den er vorschlägt - der Licht als konzentrierten oder bullenaugeförmigen Strahl strukturiert. Oder denken Sie darüber nach, wie sich Licht verhält, wenn es durch eine Linse geleitet wird - es kann sich auf einen Punkt konzentrieren.
Die Struktur des Lichts kann also variieren, und genau darum ging es in diesem Experiment. Grant schreibt:
Die Forscher stellten Photonenpaare her und schickten sie auf verschiedenen Wegen zu einem Detektor. Ein Photon flog direkt durch eine Faser. Das andere Photon durchlief zwei Geräte, die die Struktur des Lichts manipulierten und es dann zurückschalteten. Hätte die Struktur keine Rolle gespielt, wären die beiden Photonen zur gleichen Zeit angekommen. Aber das ist nicht passiert. Messungen ergaben, dass das strukturierte Licht konstant mehrere Mikrometer zu spät pro zurückgelegtem Meter eintraf.
"Es ist eine sehr beeindruckende Arbeit", sagte Robert Boyd, ein optischer Physiker an der Universität von Rochester, gegenüber Science News . "Es ist die Art von Sache, die so offensichtlich ist, du fragst dich, warum du nicht zuerst daran gedacht hast."
Zuvor hatten zwei verschiedene Forschungsgruppen die Idee, dass sich die Lichtgeschwindigkeit ändern könnte, vor allem, weil das, was wir als Vakuum betrachten, nicht wirklich leer ist. Sie diskutierten die Möglichkeit, dass der Weltraum tatsächlich "eine große Suppe virtueller Teilchen ist, die in winzigen Sekundenbruchteilen ein- und ausgehen", berichtet Livescience. Diese blinzelnden Partikel würden das Licht behindern und Schwankungen verursachen. Aber diese beiden Papiere waren theoretisch. Das neue Papier enthält Beobachtungen, die zeigen, dass einige Photonen verlangsamt wurden.
Dies bedeutet nicht, dass unser gesamtes Verständnis des Universums aus dem Ruder gelaufen ist. Zumindest ist es nicht etwas, was der typische Mensch im täglichen Leben bemerken wird. Nur diejenigen Physiker, die an bestimmten Problemen arbeiten, beispielsweise an der Untersuchung sehr kurzer Lichtimpulse, müssten ihre Arbeitsweise ändern. Der Rest von uns kann immer noch den Wert verwenden, der in unseren Lehrbüchern steht. Und keine Sorge, mit einer Mikrowelle und einer Tafel Schokolade können wir die Lichtgeschwindigkeit auch zu Hause erstaunlich genau messen.
