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Schall mit Überlichtgeschwindigkeit

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Schall mit Überlichtgeschwindigkeit
Ein Lichtblitz kann sich unter bestimmten Bedingungen mit einer Gruppengeschwindigkeit oberhalb der Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, das ist schon seit längerem bekannt. Einer Gruppe von Forschern aus den USA ist es nun gelungen, ein analoges Experiment mit einem Schallimpuls durchzuführen. Einsteins Relativitätstheorie wird dabei natürlich nicht verletzt, da die Geschwindigkeiten der den Puls ausmachenden Wellen immer unterhalb der Lichtgeschwindigkeit liegen.

Selbst mit Pulsen mit Überlichtgeschwindigkeit werden Informationen daher immer mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum übertragen, so die Forscher um William Robertson. In ihrem Experiment spalteten sie einen Schallimpuls durch einen Filter in zwei Teile auf, die einen aus PVC-Röhren bestehenden Wellenleiter auf unterschiedlichen Wegen durchliefen (siehe Bild).

Der Trick bestand nun darin, dass sich die beiden Teilpulse nach ihrer Durchquerung der unterschiedlich langen Röhrenabschnitte überlagerten. Diese Interferenz führte dazu, dass sich der ursprüngliche Puls in etwas abgeänderter Form wieder ausbildete, allerdings mit einem nach vorne verschobenen Gipfel. Auf diese Weise entstand der Eindruck, als habe sich der Puls mit Überlichtgeschwindigkeit in dem Röhrensystem ausgebreitet.

Die genaue Physik dieses Vorgangs ist allerdings viel komplizierter als hier beschrieben. Die Gruppengeschwindigkeit des Pulses war bei diesem Experiment nämlich aufgrund des Interferenzvorgangs negativ. Robertson zufolge beruhen seine Experimente auf dem gleichen physikalischen Effekt wie die mit Lichtpulsen durchgeführten ? der so genannten anomalen Dispersion, bei der die Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten eines Wellenzuges in unterschiedliche Richtungen weisen. Da die Schallgeschwindigkeit der Wellen allerdings um mehrere Größenordnungen unterhalb der Lichtgeschwindigkeit liegt, ist die hohe Gruppengeschwindigkeit hier umso spektakulärer.

Applied Physics Letters, Band 90, Artikel 014102 Stefan Maier
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