Seit Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts. Physiker wussten, dass Licht einen Impuls trägt, aber wie sich die Richtung dieses Impulses in verschiedenen Medien genau änderte, war noch viel weniger bekannt. Auf diesem Gebiet streiten sich seit langem zwei gleich angesehene Theorien, die genau das Gegenteil implizieren.
Hermann Minkowski und Max Abraham „stritten“fast genau ein Jahrhundert
Die von Herman Minkowski vorgeschlagene Version besagt, dass der Impuls des Lichts proportional zum Brechungsindex des Mediums ist, durch das es hindurchgeht. Die entgegengesetzte Theorie von Max Abraham ging von einer inversen Abhängigkeit des Impulses vom Brechungsindex aus. Mit anderen Worten, einige (Minkowski) glaubten, dass der Lichtimpuls entgegengesetzt zur Strahlbewegung gerichtet war, während andere (Abragam) glaubten, dass er in die gleiche Richtung ging.
Es ist klar, dass es äußerst schwierig ist, eindeutige experimentelle Beweise für eine so schwache Wirkung zu erh alten. Als in den 1970er Jahren sorgfältige Studien über die Eigenschaften des Lichts an der Luft-Wasser-Trennfläche durchgeführt wurden, schien das Ende angebrochen zu sein. Wenn Abraham Recht hat, wird sich die Wasseroberfläche unter dem „Druck“des Lichts ein wenig biegen, und wenn Minkowski Recht hat, wird sie sich im Gegenteil biegen. Dann gaben die Ergebnisse den Ausschlag zugunsten von Minkowski. Eine genauere Analyse zeigte jedoch bald, dass diese Ergebnisse eine Manifestation eines optischen Effekts waren, der nicht mit der Studie zusammenhängt, und die Frage stellte sich erneut als offen heraus.
Infolgedessen tauchten fast ein Jahrhundert lang Beweise für die eine oder andere Theorie auf - und erst kürzlich verkündete eine Gruppe chinesischer Physiker unter der Leitung von Weilong She die endgültige Lösung des Problems.
Wissenschaftler haben die Wirkung von Licht auf eine Oberfläche untersucht, die Luft von einem Silizium-Dielektrikum trennt, das aus Strängen mit einem Durchmesser von Nanometern besteht, und gezeigt, dass der Impuls das Substrat in die gleiche Richtung drückt, in der Licht darauf fällt. "Wir haben direkt die 'Druckkraft' beobachtet, die an der Spitze eines Siliziumkabels unter Einwirkung von einfallendem Licht auftritt", sagt Wylon Sheh. Der letzte Preis scheint also an Max Abraham zu gehen.
Diese Entdeckung ist nicht nur von akademischem Interesse. Insbesondere kann es in Zukunft ermöglichen, neue Energietechnologien zu schaffen. Genauer gesagt eröffnen sich Möglichkeiten für die Entwicklung von Mitteln zum Trägheitseinschluss von Plasma im Verlauf der thermonuklearen Fusion – unter dem Einfluss von Hochleistungslaserlicht. Lesen Sie mehr über unsere Energiezukunft: „Friedliche Fusion“.
