Physiker haben einen Ring gebaut, in dem Lichtimpulse Kreise umeinander kreisen und die normalen Regeln, die das Verhalten des Lichts regeln, nicht mehr gelten.
Unter normalen Umständen zeigt Licht bestimmte Kinder mit körperlicher Symmetrie. Wenn Sie zuerst ein Band mit dem Verhalten des Lichts vorwärts und dann rückwärts abspielen würden, würden Sie sehen, dass es sich auf die gleiche Weise verhält und sich zeitlich in beide Richtungen bewegt. Dies wird als Zeitumkehrsymmetrie bezeichnet. Und zweitens hat Licht, das sich als Welle durch die Welt bewegen kann, eine sogenannte Polarisation: wie es relativ zur Bewegung der Welle schwingt. Diese Polarisation bleibt normalerweise gleich und liefert eine andere Art von Symmetrie.
In diesem ringförmigen Gerät verliert das Licht jedoch sowohl seine Zeitumkehrsymmetrie als auch seine Polarisation. Innerhalb des Rings drehen Lichtwellen Kreise und schwingen miteinander mit, was zu Effekten führt, die in der Außenwelt normalerweise nicht existieren.
Die Forscher wussten bereits, dass Licht unter bestimmten Umständen, wenn es in optischen Ringen herumspringt, seine Zeitumkehrsymmetrie verlieren kann. Die Spitzen seiner Wellen tauchen nicht an dem Punkt auf, den die Symmetrie innerhalb des optischen Rings vorschreibt. In einem neuen Artikel, der am Donnerstag (10. Januar) in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, zeigte ein Team des National Physical Laboratory, dass dies gleichzeitig mit spontanen Änderungen der Polarisation geschehen kann.
Wenn das Team sorgfältig zeitgesteuerte Laserlichtimpulse in ein Gerät namens "optischer Ringresonator" pumpte, ordneten sich die Lichtspitzen auf eine Weise an, die unter Zeitumkehrsymmetrie unmöglich war. Während sie sich umkreisten, bildeten sie Muster, die zeitlich nur in eine Richtung wirken. Gleichzeitig verlor das Licht seine vertikale Polarisation - seine Wellen bewegten sich nicht mehr streng auf und ab und bildeten stattdessen Ellipsen.
Diese Forschung, sagten die Physiker in einer Erklärung, öffnet neue Türen für die Manipulation von Licht. Es wird Forschern ermöglichen, präziser zu arbeiten und neue Designs für optische Schaltungen zu entwickeln, die in Geräten wie Atomuhren und Quantencomputern eingesetzt werden. Und es erzählt der Wissenschaft etwas über Licht, das sie noch nie zuvor gekannt hatte.
