Experimentell bestätigt:

Informationen sind nicht schneller als Licht

Die Experimentalphysiker Michael D. Stenner und Kollegen von der Duke University in North Carolina zeigen in Nature, dass das Maximum des Informationstransfers zu genau der Zeit wirksam wird, die den Wechsel des Signals wiedergibt.

Nach Einsteins spezieller Theorie zur Relativität kann sich kein Signal schneller vorwärts bewegen als das Licht. Folglich kann auch die Information nicht schneller ankommen als das Licht. Wenn es aber ankommt, müsste das einen Vorgang erlauben, der um sich greift bevor der eigentliche Prozess wirksam wird. Doch ist das möglich? Die Wissenschaftler haben sich nun ein Experiment ausgedacht, um Einsteins These zu überprüfen.

Michael D. Stenner benutzte als optisches Medium ein "fast-light" Medium, nämlich Kalium. Das ist ein Medium in dem überlichtschnelle Lichtausbreitung möglich ist. Außerdem setzte er das Medium in eine Bewegung, die sowohl die Funktion wie auch die Vakuumabhängigkeit analysierte.

Das O und 1 der Medien (unterbrochene Linie) und des Vakuums (durchgehende Linie) stammt aus einer Serie aus 50 Pulsen. Die Abbildung verdeutliche, dass die Information (O und 1) gleich bleibt. Übereinstimmend ist ferner die Gleichheit in den Funktionen. Um Vakuum (konstante Line) und "erweiterte" Kurven (durchbrochene Linie) für die BER zu ermitteln, nämlich die Funktion für die Integrationszeit t, kommt die Überraschung: die Zeit der Kurve durch das überlichtschnelle Medium ist länger als für das Vakuum. Ebenso erhöht sich die Gruppengeschwindigkeit in dem hochgradig superluminaren Regime. Und schließlich bestätigen die Daten: Ergebnisse, wonach vg hoch superluminal ist, beweisen, dass das Maximum des erweiterten Pools nicht kausal mit dem Maximum des Eingangssignals, gekoppelt ist.

Das Experiment bestätigt zum einen, dass das Vakuum mit der Geschwindigkeit c vorwärts gebracht wird. Und es bedeutet weiterhin, dass die Informationsgeschwindigkeit niemals c überschreiten kann. Die Geschwindigkeit der Information kann also zu keinem Zeitpunkt vor der Vakuum-Information abgegriffen werden.

Damit kann Michale D. Stenner die Versuche aus den Jahren der superluminalen Gruppengeschwindigkeiten begraben. Um 1914 hatte A. Sommerfeld theoretisch dargestellt, dass die Fortpflanzung des Lichtes im dispergierenden Medium ideal zur Lichtgeschwindigkeit erfolgt und hinsichtlich der Beschränkungen der Kausalität erfüllt bleibt. Ihm hatte L. Brilloun nicht nur die Unerfüllbarkeit entgegengesetzt, sondern auch die Geschwindigkeit v1, die wiederum von c abhängig sein sollte. Seine Berechnung machte ihren Weg und führte zur Unsicherheit. Bis heute.

Damit kann die Klärung einer alten Kontroverse begraben werden. Vor 100 Jahren war bereits die Frage nach der Gültigkeit geprüft worden. Doch damals waren die technischen Möglichkeiten noch nicht reif für dieses Experiment. (Herbert Hasenbein)