Wissenschaftler haben einen neuartigen Laser entwickelt, der auf der Physik Schwarzer Löcher basiert. Ja, das ist kein Scherz und ein wunderbares Beispiel dafür, wie scheinbar nutzlose Beobachtungen sich als praktisch erweisen können . Schauen wir uns das mal an. Wussten Sie, dass man Wissenschaftsexperimente abonnieren kann? Ja, das geht – mit unserem heutigen Sponsor, MEL Science. Und natürlich habe ich ein besonderes Angebot für Sie. MEL Science bietet tolle Experimentierkästen für Kinder und junge Lernende an, und Sie erhalten jeden Monat einen neuen. Die Kästen decken Physik, Chemie und MINT-Fächer im Allgemeinen ab. Jeder Kasten enthält die benötigten Materialien und eine Schritt-für-Schritt-Anleitung. Dies ist der neue Kasten, den ich kürzlich erhalten habe. Es ist ein Chemiekasten, der erklärt, was Korrosion ist, wie sie entsteht und wie man sie verhindern kann. Ich liebe die MEL Science-Kästen, weil die Beispiele immer einen Bezug zum Alltag haben. 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Die Photonen sammeln sich also quasi dort an. Licht könnte prinzipiell aus dieser Lücke entkommen, erreicht sie aber in der Realität praktisch nie, ohne in das Schwarze Loch zu fallen. Deshalb erscheint dieser Bereich so dunkel. Das ist auch einer der Gründe, warum die Frage nach der Existenz Schwarzer Löcher noch immer nicht endgültig geklärt ist, denn man kann den Ereignishorizont nicht direkt beobachten. Worum geht es also überhaupt? Was hat es mit der neuen Studie auf sich? Der Autor sagte: „Sehen Sie, das ist ein faszinierender Effekt. Die Geometrie in der Nähe Schwarzer Löcher bewirkt, dass das Licht in einem bestimmten Bereich gebündelt wird. Es ist nicht wie bei einer Linse. Eine Linse hat einen Brennpunkt oder eine Brennebene, von der das Licht wieder abstrahlt. Hier haben wir so etwas wie einen Attraktor für das Licht.“ Und könnte das nicht für irgendetwas nützlich sein? Die Forscher haben also ein zweidimensionales Analogon der Geometrie Schwarzer Löcher geschaffen. Natürlich ist es kein echtes Schwarzes Loch, sondern im Grunde ein Medium, in dem sich die Krümmungen, auf denen sich Licht ausbreitet, ähnlich wie die Photonensphäre verhalten. Konkret handelt es sich um eine kleine, 3D-gedruckte Struktur aus einem Polymer. Sie enthält einen sogenannten Laserfarbstoff. Wenn man Licht einer bestimmten Frequenz auf dieses gefärbte Material richtet, absorbiert der Farbstoff einen Teil des Lichts und speichert es, bis die Atome im Farbstoff vollständig mit der Lichtenergie gesättigt sind. Trifft das Licht dann auf das Material mit einer anderen Frequenz , entsteht eine Kaskade hochkohärenten, verstärkten Lichts. Das ist der Laser. Ja, die Optik basiert im Grunde größtenteils auf der Manipulation von Photonen. In der Nähe eines Schwarzen Lochs sind die Lichtbahnen instabil, aber Licht ist eine Welle. Sind die Bahnen klein genug, wie in diesem Material, bilden die Wellen stehende Muster, und die Forscher können diesen Bereich gezielt mit einem Laser ansteuern. Sie haben also eine neue Methode entwickelt, Licht einzufangen und zu verstärken. Normalerweise verwendet man dafür einen Resonator, beispielsweise ein Spiegelpaar, aber dies ist ein völlig neuer Ansatz. Um es klarzustellen: Dies ist eine Labordemonstration, ein Machbarkeitsnachweis. Es bedeutet nicht, dass man nächstes Jahr bessere Laser kaufen kann oder Ähnliches, aber wer weiß, was daraus noch entstehen wird. Dieses Experiment gehört zu einem breiteren Forschungsgebiet, der sogenannten analogen Gravitation. Hierbei werden die Gravitationseffekte einer gekrümmten Raumzeit in einem Medium nachgebildet. Dies ist sowohl für Licht- als auch für Schallwellen möglich. Der Grund dafür ist, dass sich diese Wellen mathematisch gesehen im Medium genauso verhalten wie im Gravitationsfeld. Es handelt sich um einen interessanten Forschungsansatz, weil… Das lässt einen darüber nachdenken, ob sich Licht in einem Medium ähnlich verhält wie im gekrümmten Raum. Dann wäre der sogenannte gekrümmte Raum vielleicht auch eine Art Medium. Physiker haben bereits analoge Gravitationsmedien verwendet, um die Expansion im frühen Universum und die Quanteneffekte in der Nähe des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs zu untersuchen. Damit konnten sie Hawkings Vorhersage bestätigen, dass der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs Paare verschränkter Teilchen erzeugt. Vielleicht ist es aber auch nur eine Analogie. Ich gebe dieser Arbeit 2 von 10 Punkten auf der Bullshit-Skala. Das Experiment an sich ist gut und die Idee interessant. Das Problem ist nur, dass die Verbindung zu echten Schwarzen Löchern etwas übertrieben dargestellt wird. Ich bezweifle nicht, dass sie sich von der Physik Schwarzer Löcher inspirieren ließen, aber wie die meisten dieser Gravitationsanalogien funktioniert auch diese in einer geringeren Anzahl von Dimensionen. Die Photonensphäre ist weniger eine Kugel als vielmehr ein Ring. Ich denke, die wichtigste Erkenntnis ist, dass jede wissenschaftliche Entdeckung irgendwann in Bürogeräten landet. Danke fürs Zuschauen. Bis morgen.