Robert Klatt
Die Lichtgeschwindigkeit ist laut Albert Einstein die absolute Geschwindigkeitsobergrenze für alle Bewegungen im Universum. Nun wurde entdeckt, dass sich winzige Lücken innerhalb der Wellenstruktur des Lichts noch schneller bewegen können.
Haifa (Israel). Albert Einstein hat in seiner Relativitätstheorie postuliert, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (ca. 299.792 km/s) die absolute Geschwindigkeitsobergrenze für alle Bewegungen im Universum ist. Die Lichtgeschwindigkeit ist somit nicht „einfach nur sehr schnell“, sondern eine Naturkonstante, die die maximale Geschwindigkeit definiert, mit der sich Information oder Ursache-Wirkung ausbreiten können. In der Physik existiert seit den 1970er Jahren jedoch eine Theorie, laut der sich winzige „Lücken“, die auch als „dunkle Punkte“ bezeichnet werden, innerhalb der Wellenstruktur des Lichts schneller bewegen können als die Welle selbst, also mit Überlichtgeschwindigkeit.
Forscher des Technion–Israel Institute of Technology konnten nun, dank Fortschritt in der Elektronenmikroskopie, die es ermöglicht haben, die dunklen Punkte innerhalb von Lichtwellen direkt zu messen, erstmals experimentell belegen, dass die über 50 Jahre alte Theorie korrekt ist. Im Licht gibt es demnach tatsächlich Punkte, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.
Wie die Physiker erklären, handelt es sich bei den dunklen Punkten um sogenannte „Nullpunkte“ innerhalb der Wellen, also Punkte, an denen die Amplitude der Lichtwelle exakt auf null fällt. Es sind also vollständig dunkle Punkte innerhalb eines ansonsten hellen Lichtfeldes. Die Forscher konnten die Geschwindigkeit dieser Nullpunkte erstmals mit der Elektroneninterferometrie, einer Kombination eines neuen Mikroskopsystems und eines Lasersystems, messen.
Das neue Messsystem, das eine zuvor nie unerreichte zeitliche und räumliche Auflösung besitzt, hat die Geschwindigkeit der dunklen Punkte in einem speziellen Material namens hBN ermittelt. In diesem Material verwandeln sich Lichtwellen in sogenannte Polaritonen, also hybride „Licht-Schall-Wellen“. Diese können sowohl als ungewöhnlich schnelle Schallwellen als auch als ungewöhnlich langsame Lichtwellen, die rund hundertmal langsamer sind als Licht im Vakuum, beschrieben werden. Innerhalb der verlangsamten Wellen kommt es laut den Messungen dazu, dass die Nullpunkte springen und dabei Überlichtgeschwindigkeit erreichen.
Laut den Physikern ist ihre Beobachtung kein Widerspruch zu Einsteins Relativitätstheorie, weil die beobachteten Nullpunkte, die die Überlichtgeschwindigkeit erreicht haben, weder Masse besitzen noch Energie oder Information übertragen.
„Unsere Entdeckung zeigt universelle Naturgesetze, die für alle Arten von Wellen gelten, von Schallwellen und Strömungen bis hin zu komplexen Systemen wie Supraleitern. Dieser Durchbruch liefert uns ein leistungsstarkes technologisches Werkzeug: die Möglichkeit, die Bewegung empfindlicher Phänomene im Nanobereich sichtbar zu machen, und zwar mit einer neuen Methode (Elektroneninterferometrie), die die Bildschärfe verbessert. Wir sind überzeugt, dass diese innovativen Mikroskopietechniken es ermöglichen werden, verborgene Prozesse in Physik, Chemie und Biologie zu untersuchen und erstmals sichtbar zu machen, wie sich die Natur in ihren schnellsten und schwer fassbaren Momenten verhält.“
Quellen:
Pressemitteilung des Technion–Israel Institute of Technology
Studie im Fachmagazin Nature, doi: 10.1038/s41586-026-10209-z
