Wetenschappers vertragen licht in standaard optische kabel

Zwitserse wetenschappers zijn erin geslaagd om de snelheid waarmee licht reist te manipuleren. Waren al meerdere wetenschappers bezig geweest met het vertragen van licht, dit team heeft het ook gepresteerd om de lichtstralen te versnellen. Bovendien maakte men voor het vertragen van het licht gebruik van een simpel medium, optische kabel, in plaats van de geavanceerde en veel duurdere media die tot dusver gebruikt werden. In het Nanophotonics and Metrology-laboratorium van de Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne is het team van Luc Thévenaz bezig geweest met de lichtsnelheid. Met collega-wetenschappers Miguel Gonzaléz en Kwang-Yong Song is het Thévenaz gelukt om de snelheid van het licht een factor 3,6 te vertragen.

Hiervoor maakte het team gebruik van een methode die Stimulated Brillouin Scattering wordt genoemd. Normaal reist licht met een snelheid van driehonderd miljoen meter per seconde door een vacuüm; in de optische kabel van het team werd de snelheid van de stralen verlaagd tot minder dan vijfenzeventig miljoen meter per seconde. Hoewel er al eerder sprake is geweest van geslaagde experimenten met lichtvertraging, is deze test spraakmakend omdat zij gebruikmaakte van een standaard optische kabel in plaats van de speciale media, zoals extreem koude gassen, die voorheen werden gebruikt. Lichtvertraging is met name van belang voor de computerwetenschap omdat hiermee de overzetting van optische signalen naar elektrische signalen vermeden kan worden.

Op dit moment gebruikt men voor de telecommunicatie optische vezels om informatie te verzenden. Omdat de computer de data niet op de snelheid kan verwerken als dat het aankomt, moeten deze signalen eerst worden omgezet. Wanneer de snelheid door de optische kabel zodanig vertraagd wordt dat de computer deze meteen kan verwerken, is dit een enorme stap voorwaarts voor de snelheid van dataverwerking. Doordat het nu gelukt is om het licht te vertragen terwijl het door de tegenwoordig gebruikte kabels reist, heeft men hoop dat de elektrische omzetting binnenkort verleden tijd is. Opvallend is niet alleen de vertraging van het licht; misschien nog wel spectaculairder is het feit dat de wetenschappers de stralen ook hebben kunnen versnellen.

Onder bepaalde extreme omstandigheden reisden een deel van de stralen sneller dan de eerder genoemde driehonderd miljoen meter per seconde. Dit was mogelijk doordat men de relatie tussen de snelheid van de verschillende componenten van de lichtpuls manipuleerde. Door de samenwerking tussen de zogenaamde fasesnelheden te veranderen leek het erop dat de gemiddelde snelheid van de verschillende onderdelen tezamen hoger lag dan de lichtsnelheid. Deze verhoogde snelheid geldt echter niet voor de gehele lichtpuls, maar slechts voor een aantal van zijn frequentiecomponenten.

Reacties (68)

[TD-er]

en hoe zit dat nou met Einstein's theoriën?
Daarin gaat men ervanuit dat c constant is, maar als je zelfs dingen sneller dan de "normale" lichtsnelheid kunt versturen, is dat dus niet meer constant te noemen en dus ook geen bovengrens meer.

[eamelink]

Er is uiteindelijk géén licht sneller verstuurd dan c. Er is alleen een puls sneller verstuurd dan c. Echter, kan je met die puls geen informatie meezenden, omdat je van tevoren al moet weten dat je die puls gaat maken.

Je kan het enigszins vergelijken met een hele grote vuurtoren, met een ronddraaiende lichtbron. Als die in één seconde ronddraait, en je kijkt op een afstand van 300 000 kilometer, dan legt de lichtvlek de 2 pi * 300 000 is dus ruim zes keer 300 000 kilometer in één seconde af.

De vlek gaat dus met ruim zes keer de lichtsnelheid. Maar de vlek zelf ís helemaal niets. Toevallig is er op die plek een beetje licht.

Je kan het ook met een 'wave' in een stadion vergelijken; die wave kan veel harder gaan dan een mens kan lopen. Dat die wave zo snel gaat betekent niet dat een mens dan ook zo hard kan lopen ofzo.

[CARman]

Ergens gaat je hele vergelijking mank.

Het licht van de vuurtoren in jouw vergelijking legt namelijk helemaal niet in die ene seconde 2 Pi R af. Het licht kan namelijk niet in een cirkel 'reizen'maar wordt radiaal afgestraald in een rechte lijn, met domweg de lichtsnelheid. En de lichtbron in 1 seconde 360 draaid heeft absoluut geen invloed op de snelheid van het licht dat de bron uitstraald. Het licht is ook niet vanf elk punt van die cirkel te zien, maar slechts op 1 punt tegelijk zichtbaar als je meet vanaf de zelfde afstand tot de bron.

[Anoniem: 95500]

Precies, waardeloze analogie.

Een veel betere vergelijking zou zijn tussen interfererende golven op zee. Door de interferentie van twee golven gaat de combinerende golftop van beide golven, dus de plaats waar twee golven steeds samenkomen, sneller dan de snelheid van de golven.

Een dergelijk iets gebeurt in dit geval. Echter, het is helemaal niet bewezen door Einstein dat je daardoor geen informatie sneller dan het licht kan laten gaan. Dat heeft ie alleen maar gezegd, en de hele heersende natuurkundige gemeenschap heeft dat tegenwoordig als bewezen aangenomen. Einstein heeft niks bewezen op dit gebied. Daarnaast is bekend dat Einstein het op nogal wat gebieden fout heeft, zoals zwaartekracht bv.

[Zarc.oh]

Daarnaast is bekend dat Einstein het op nogal wat gebieden fout heeft, zoals zwaartekracht bv.

Bron?

[Anoniem: 53692]

Nee, de golf gaat niet sneller, maar HOGER. zucht...

Overbodig? Amplitude is niet gelijk aan snelheid. Als een verbetering overbodig is weet ik het niet meer.

[Anoniem: 86857]

Einstein beweerde bijvoorbeeld dat het heelal statisch is, dus dat sterren niet uit elkaar bewegen en niet van elkaar af bewegen. Iets van natuurlijk onmogelijk is aangezien alles zwaartekracht uitoefent op elkaar.
Bron: Hawkins, A brief history of time.

Ondanks dat was Einstein wel een genie hoor

[RwD]

lichtsnelheid is maar een snelheid, om iets sneller te laten gaan hoef je vantevoren niet te weten dat je het gaat sturen of zoiets zeg je. Als de snelheid die je hebt zo snel is dat de tijd tussen elke 2 willekeurige punten in dit universum 0 is, en je gaat dan nog wat sneller. DAN had je het vanbtevoren moeten weten...

[Smoke]

C is de snelheid van licht in een vacuum in die vergelijking, en die blijft ook constant. Bij dit experiment reist het licht door een ander medium, waardoor het ook een andere snelheid krijgt(Net zoals geluid door bepaalde materialen sneller of langzamer gaat)

[Zarc.oh]

Ik denk niet dat de snelheden zomaar bijelkaar opgeteld mogen worden.
Volgens Einstein's Speciale Relativiteitstheorie moeten snelheden die in de buurt van de lichtsnelheid komen volgens een bepaalde relativistische formule opgeteld mogen worden:

w = (u + v)/(1 + u v/c²)

In deze formule zijn u en v de twee snelheden die je op wilt tellen, c is de lichtsnelheid, en w is de uitkomst.
Als je 2x de snelheid van het licht optelt, komt er weer de lichtsnelheid uit.

[twanvl]

Iemand op slashdot heeft duidelijk uitgelegt hoe het nu zit:

Everyone say it together with me: "Phase velocity vs Group velocity" There are no photons in this experiment that are traveling faster than the speed of light. Only collections of them that 'appear' to be doing so. Think of this as an example: I space people out in a line, each of them two light minutes apart from the people next in line (all at rest with respect to each other). Now I go about talking to them and informing them of my plan. At 12:00 the first person waves, at 12:01 the second person waves, at 12:02 the third person waves, and so forth. My "wave" is propogating, therefore, at twice the speed of light. This is the same thing that this experiment is doing more or less. By spending extra time setting up the experiment, you can make it appear that a light pulse travels faster than c, but like my "wave" it is only an appearance.

[Sorcerer8472]

In dat geval vraag ik me af wat voor praktisch nut dit experiment heeft. Ik kan er namelijk geen bedenken.

[Skyclad]

De wetenschappers hebben eeuwige roem vergaard door hier op Tweakers.net geplaatst te worden

[Anoniem: 399]

Dat valt me dan vies van je tegen: er staat toch redelijk duidelijk beschreven dat de vertraging van licht in hedendaagse bekabeling een belangerijke stap in de richting van schakelingen gebaseerd op licht is, ipv op electrische spanning.

De "versnelling" kan heel zinloos zijn, maar dat hoeft niet: geluid reist vele malen sneller dan de lucht waar het zich doorheen verplaatst. in tegenstelling tot het hierboven geplaatst slashdot quoteje wordt er bij lucht niet van te voren geprogrammeerd wanneer er "gezwaaid" moet worden om geluid zo snel te krijgen. Als je dus licht als carrier wave (de mensjes op 2 minuen afstand van elkaar) kunt gebruiken kun je informatie sneller dan het licht verspreiden (de zwaai-actie wordt dan geacht iets zinvols te bevatten)
Zo'n onderzoek als dit kan een eerste stapje zijn voor zo'n ontwikkeling.

[kidde]

Sorry, maar je haalt wat zaken door elkaar en vergeet de speciale relativiteitstheorie.
Het grappige aan licht(snelheid) is dat de golven / lichtdeeltjes niet sneller gaan als hun bron beweegt in hun voortplantingsrichting, en ook niet als het medium zelf beweegt.
Je kan nog steeds geen info sneller verspreiden dan lichtsnelheid, gezien het feit dat je de mensen van tevoren moet 'inlichten', als je dit meetelt gaat het niet sneller dan het licht.
Als ik zeg dat je morgen om exact 12.00 uur boodschap A van mij krijgt, en alvast vertel wat die boodschap is, en ik verstuur morgen 12.00 die boodschap A naar jou, dan heeft de boodschap er ook niet oneindig kort over gedaan, al lijkt dat zo, omdat jij exact om 12.00, als ik de boodschap verstuur, de info al hebt.

[Zarc.oh]

Reactie verplaatst, zie @ TD-er

[SpiceWorm]

Volgens mij legt die uitleg nog steeds niet uit waarom het licht nu sneller gaat. Er staat alleen een vergelijking waarin wordt verteld dat het licht sneller gaat dan het licht

[Belboer]

Volgens mij klopt er niet veel van het verhaaltje waarom het vertragen van licht belangrijk is. Dat heeft namelijk niets te maken met hoe snel een computer iets kan verwerken. Als je een optisch signaal met een computer wilt verwerken zal je dat signaal nu nog altijd om moeten zetten naar een elektrisch signaal omdat we nog geen optische computers hebben.

[Anoniem: 141282]

nogmaals (het is al eerder gezegd) sneller dan het licht kan niet, omdat de lichtsnelheid tijd bepaald. Tijd is relatief en zal op verschillende plaatsen verschillend voortgaan (zie bijvoorbeeld tweelingparadox).

Voor een simpele uitleg van Einsteins relativiteitstheorie zie ook
http://www.natuurwetensch...News&file=article&sid=662

[dracozna]

ik vraag me nu af: Hoe meten ze dit?
of beredeneren ze dit alleen maar?

[TD-er]

Een kabel met bekende lengte waar je het signaal doorheen stuurt en dan meet je het verschil in tijd waarop het signaal uit de kabel aankomt en het rechtstreekse signaal.
Door nu eventueel de lengte van de kabel te varieren, kun je ook berekenen wat de vertraging van de electronica is.

[marsian]

met een stopwatch

[Unicron]

Dit is inderdaad het steeds weer terugkerende gedoe rond fasesnelheid vs groepssnelheid. Wat de mensen hier meten is de fasesnelheid, welke groter kan zijn dan de lichtsnelheid. Alleen informatie propageert met de groepssnelheid en je kan dus geen informatie verzenden sneller dan het licht!

[Conzales]

Alleen informatie propageert met de groepssnelheid en je kan dus geen informatie verzenden sneller dan het licht!

Vooralsnog niet nee, maar zei men honderd jaar geleden ook niet; "nee sneller vliegen dan het geluid is niet mogelijk, dan knalt alles uit elkaar." ?

Misschien is het ooit wel mogelijk om te liften op een lichtgolf, zoals surfers dat doen over een watergolf.

[kidde]

Alleen, het interessante is, dat de speciale relativiteitstheorie pas tot stand is gekomen na bepaalde praktijktesten, waarvan een hele mooie werd gedaan met een hele precieze interferometer door Michelson en Morley.
Zij keken of licht in verschillende richtingen verschillende snelheden hadden, doordat er mogelijk 'etherwind' aanwezig was (een lichtstraal die 'met de etherwind' meeging moest sneller gaan dan een die 'de ehterwind' tegen had).
Wat ze echter vonden, was dat licht in alle richtingen exact even snel ging. Aan de hand hiervan conlcudeerde Einstein dat er dus geen 'etherwind' was, en stelde hij zin speciale relativiteitstheorie op. (Merk op dat zonder deze tests Einstein de relativitietstheorie waarschijnlijk nooit had bedacht, waardoor je zou kunnen zeggen dat deze Michelson en Morley net zo belangrijk waren als Einstein)
Dit, terwijl het idee dat dingen zouden ontploffen als ze harder gingen als geluidssnelheid, niet echt op testen gebaseerd was, voor zover ik weet.

[Comp_Lex]

Door de samenwerking tussen de zogenaamde fasesnelheden te veranderen leek het erop dat de gemiddelde snelheid van de verschillende onderdelen tezamen hoger lag dan de lichtsnelheid. Deze verhoogde snelheid geldt echter niet voor de gehele lichtpuls, maar slechts voor een aantal van zijn frequentiecomponenten.

It's all so simple. Het heeft allemaal met verschil in fase te maken. Als twee golven tov elkaar in fase verkeren dan versterken ze elkaar. Omdat licht opgedeeld kan worden in meerdere "kleuren" met verschillende golflengtes is het mogelijk om een golf te maken dat bestaat uit de som van fasen. Aangezien de "kleuren" niet allemaal met dezelfde snelheid reizen is het mogelijk om die golf sneller te laten reizen dan licht zelf door het verschil in fase. De golf is zeg maar het resultaat van de "verschillende onderdelen".

[url="http://science.slashdot.org/article.pl?sid=05/08/20/1440228&tid=126&tid=14""]Link naar Slashdot[/url]

Edit:
Pff dubbelpost. Naja ik bedoel hetzelfde als twanvl.

[Anoniem: 147126]

Het komt er dus gewoon op neer dat E != MC² ?

[martijnvanegdom]

Einstein theorië beschrijft de licht in het vacuüm van de ruimte..

Dit is de lichtsnelheid door een kabel..

de C in e = mc2 is de constante lichtsnelheid in een vacuüm dus e = mc2 geld nog steeds, licht is gemanipuleerd in een medium, algemeen bekend was al dat licht door een glasvezel kabel niet de volle C haalt

(Als Martijn zijn college's computernetwerken nog goed herinnert dan ging dat in ongeveer 98% van de C)

[Anoniem: 96104]

Mag ik erop wijzen dat de lichtsnelheid geen 300 milioen m/s doet, maar 300duizend meter per sec...

[kUmbro]

300 000 km/s = 300 000 000 m/s = 300 miljoen m/s

[skaars]

ik zie het nut er niet van in om licht te gaan vertragen... versnellen daarintegen misschien wel voor de toekomst van optiche bedoelingen.

[un1ty]

jawel,
ipv met stroom singalen, met licht signalen werken.
op een snelheid die de computer kan verwerken
met de huide snelheid kan de computer nog niet omgaan.
300mil. m per seconde

//edit:
verderop lees je bij martijnvanegdom dat bijvoorbeeld al geeft glasvezel, dat daar de snelheid van licht 98% is.
op lagere snelheden kan er ook meer verwerkt worden

[Bulls]

ik zou eerder iets gaan ontwikkelen dat de computer de snelheden van het licht kan verwerken.

je gaat toch ook niet een motor begrenzen omdat de banden het niet aan kunnen, nee je maakt betere banden die het wel aan kunnen.

[Brupje]

electrische signalen versnellen bv

[Anoniem: 6137]

Wat een onzin, dat gaat al met de snelheid van het licht, het probleem om computers sneller te maken met het in- en uitschakelen

[.oisyn]

Ik zie het ook niet in, want wat heeft de snelheid van een signaal ermee te maken? Wat een computer moet verwerken is het aantal pulsen per seconde, maar dat staat compleet los van de snelheid waarmee die pulsen verzonden worden. Wat maakt het dan precies zo moeilijk dat een signaal eerder bij het doel is? Waarom moet dat vertraagd worden?

[Anoniem: 117762]

een computer die de gegevens niet kan verwerken omdat ze te snel aankomen, kan ze toch ook niet snel versturen? Waar komt dan de supersnelle informatie vandaan?

[Gepetto]

ik zie het nut er niet van in om licht te gaan vertragen... versnellen daarintegen misschien wel voor de toekomst van optiche bedoelingen.

De lichtsnelheid is de hoogst haalbare snelheid, dus daar valt weinig meer aan te versnellen. Licht dat zich door een glasvezel verplaats ondervindt geen noemenswaardige weerstand, alleen licht in vacuum verplaatst zich theoretisch sneller, maar daar valt dus niet echt veel meer mee te winnen. Het enige waamee je nog meer data op hetzelfde moment zou kunnen versturen is door gebruik te maken van multiplexers, maar dit heeft echter niks te maken met de snelheid van het licht zelf.