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Experimenteller Nachweis der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten in einem elektromagnetischen Feld

Im absoluten Vakuum breitet sich das Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit von 299 792 458 m/s in alle Richtungen aus. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch unter bestimmten Bedingungen von deren Ausbreitungsrichtung abhängig, zum Beispiel in einem elektromagnetischen Feld. Ende der 70er Jahre wurde dies bereits theoretisch bewiesen, konnte jedoch bislang noch nie experimentell beobachtet werden. Forschern des CNRS-Labors “Kollisionen, Aggregate, Reaktivität” (Universität Paul Sabatier, Toulouse) ist es nun gelungen, mit einer Genauigkeit von einer milliardstel Sekunde den Unterschied zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in zwei unterschiedliche Richtungen unter einem elektromagnetischem Feld in Stickstoff zu messen.


Im absoluten Vakuum breitet sich das Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit von 299 792 458 m/s in alle Richtungen aus. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch unter bestimmten Bedingungen von deren Ausbreitungsrichtung abhängig, zum Beispiel in einem elektromagnetischen Feld. Ende der 70er Jahre wurde dies bereits theoretisch bewiesen, konnte jedoch bislang noch nie experimentell beobachtet werden. Forschern des CNRS-Labors “Kollisionen, Aggregate, Reaktivität” (Universität Paul Sabatier, Toulouse) ist es nun gelungen, mit einer Genauigkeit von einer milliardstel Sekunde den Unterschied zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in zwei unterschiedliche Richtungen unter einem elektromagnetischem Feld in Stickstoff zu messen.

 

Das Experiment wurde in einem mit Stickstoff gefüllten optischen Resonator durchgeführt (siehe Bild), in dem einige Lichtstrahlen durch Reflektionen in den Spiegeln reflektiert werden. Im Resonator befinden sich Magnete und Elektroden, die ein starkes elektrisches und magnetisches Feld erzeugen. Dieses ist ca. 20.000 Mal stärker als das Magnetfeld der Erde. Somit konnten Forscher des CNRS zum ersten Mal den experimentellen Nachweis erbringen, dass das Licht sich in einem Gas, das sich in einem elektromagnetischen Feld befindet, bei der Hin- und Herbewegung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreitet. Der Geschwindigkeitsunterschied beträgt dabei ca. ein milliardstel Meter pro Sekunde und wird vom elektromagnetischen Feld verursacht.

 

Durch diese Ergebnisse werden ganz neue Perspektiven eröffnet, wie zum Beispiel im Bereich der Messung der Anisotropie bei der Lichtausbreitung. Gelingt es, die Empfindlichkeit der Messgeräte noch zu erhöhen, könnten die Forscher die winzigen Abweichungen von der Lorentz-Invarianz im Rahmen der Relativitätstheorie beobachten, und somit das Standardmodell verbessern, das heute die gesamten Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen beschreibt. Zum Anderen könnte diese Richtungsanisotropie ganz neue Anwendungen in der Optik liefern, insbesondere bei Komponenten, deren physikalisches Verhalten von der Ausbreitungsrichtung abhängt und vom elektromagnetischen Feld kontrolliert wird.

 

 

Kontakt:

Cécile Robilliard, Forscherin am CNRS – Tel: 00 33 (0)5 61 55 76 72 (72 06) – E-Mail: cecile.robilliard@irsamc.ups-tlse.fr

 

Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 11.05.2011 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2179.htm

 

Redakteur: Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr