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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Erster Feststoff, der Licht speichert |
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| | | Vor knapp einem Jahr gelang es erstmals, Lichtstrahlen zu stoppen, zu speichern und wieder auszusenden. Dafür wurde damals eine Art Gaswolke verwendet. Nun glückte das Speichern zum ersten Mal mit einem Feststoff: Die "Kristallfalle für Licht" könnte wichtig für die Entwicklung von Speichermedien künftiger Quantencomputer sein. |
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Philip Hemmer und Kollegen vom "Air Force Research Laboratory" der "Hanscom Air Force Base" im US-Bundesstaat Massachusetts hielten Licht in einem Kristall von Yttriumsilikaten an, das auch einige Atome des seltenen Elements Praseodym enthielt. Das berichtet die jüngste Ausgabe der "Physical Review Letters".
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Revolutionäres für Informationstechnologie |
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Feststoffe wie Yttrium wären logischerweise viel einfacher in Computer zu integrieren als Gase, wie sie vor einem Jahr verwendet wurden. Die Online-Ausgabe von "Nature" vergleicht den Fortschritt, der sich daraus für die Informationstechnologie ergeben könnte, mit jenen Vorteilen, die Dioden und Transistoren gegenüber Vakuumröhren in der Elektronik hatten.
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Brechungsindex entscheidet über Verlangsamung |
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Licht bewegt sich mit "Lichtgeschwindigkeit" von etwa 300.000 Kilometern pro Sekunde durch den luftleeren Raum. Sobald es auf einen Stoff trifft, wird es langsamer.
Je größer der Brechungsindex des Materials ist, desto stärker verlangsamt sich das Licht. Aus diesem Grund versuchen Wissenschaftler Materialien mit möglichst hohem Brechungsindex zu verwenden - wie nun Yttrium und Praseodym.
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Lichtfang im eiskalten Natriumgas
Im Jänner 2001 brachten amerikanische Forscher einen Lichtstrahl nach seinem Eintritt in eine eigens zu diesem Zweck konstruierte Kammer zum Halten. Dazu wurden besonders aufbereitete Glascontainer so in Schichten zusammengefügt, dass Lichtstrahlen zunächst stark verlangsamt und schließlich in ihrer Ausbreitung gänzlich aufgehalten werden konnten. Als Medium verwendeten sie magnetisch eingefangenes Natriumgas, das beinahe bis zum absoluten Nullpunkt abgekühlt war (minus 273 Grad Celsius). |
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 Licht erstmals zum Halten gebracht |
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Verwendung eines zweiten Laserstrahls |
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Hemmers Team verwendete zwei Laserstrahlen: Der erste sollte verlangsamt und zum Stillstand gebracht werden. Der ermöglichte das, indem er den Energiezustand der Kristallatome manipulierte.
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Atome absorbieren Energie |
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Licht breitet sich in Stoffen aus, indem es sequenziell von Atomen absorbiert und wieder ausgestrahlt wird. Der zweite Strahl koppelte nun den Lichtpuls an die Atome. Durch diese Bindung an die vergleichsweise 'schweren' Kristallatome verlangsamt sich der Lichtstrahl. Ist diese Bindung stark genug, kommt der Lichtpuls zum Erliegen und seine gesamte Energie wird auf die Atome übertragen.
Der zum Stillstand gebrachte Lichtpuls wird aber nicht zerstört. Die Atome "erinnern" sich, die Information ist in ihrem Spin, ihrem Eigendrehimpuls, konserviert.
Diese 'Information' kann wieder freigesetzt werden, indem sich die Intensität des Kopplungsstrahls ändert und die Atome Photonen reemittieren - jene Teilchen, aus denen sich Licht zusammensetzt.
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01.01.2010 |
