Nichts kann sich schneller fortbewegen als Licht… außer Schall. Dies ist die Behauptung einiger US-Physiker, die sagen, sie hätten einen ungewöhnlichen Wellenleiter entworfen, um Schall mit „superluminalen“ Geschwindigkeiten zu bewegen (Appl. Phys. Lett. 90 014102).
Schall besteht häufig aus zahlreichen überlagerten Wellen an bestimmten Punkten können diese konstituierenden Wellen alle konstruktiv kombiniert werden, um einen Impuls zu erzeugen, der sich mit einer Geschwindigkeit, die als „Gruppengeschwindigkeit“ bekannt ist, durch das Medium bewegt. In einem normalen dispersiven Medium kann die Die Geschwindigkeit einer Welle ist proportional zu ihrer Wellenlänge, was zu einer Gruppengeschwindigkeit führt, die langsamer ist als die Durchschnittsgeschwindigkeit ihrer Wellenbestandteile. In einem „anomal“ dispersiven Medium – eines, das bei bestimmten Frequenzen stark absorbiert oder gedämpft wird – ist die Geschwindigkeit umgekehrt proportional zur Wellenlänge, was bedeutet, dass die Gruppengeschwindigkeit viel schneller werden kann.
Tatsächlich hat sich bereits gezeigt, dass sich die Gruppenlichtgeschwindigkeit im Vakuum schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt. Bisher gab es jedoch nur theoretisch superluminale Schallwellen, bei denen die Gruppengeschwindigkeit fast millionenfach ansteigen müsste
William Robertson und Kollegen von der Middle Tennessee State University in den USA haben es jedoch geschafft, „schneller als Licht“ zu erzeugen, indem sie einen Schallimpuls durch einen überraschend einfachen Wellenleiter geleitet haben. Im Inneren teilt ein Schleifenfilter das Signal entlang zweier Pfade ungleicher Länge auf und kombiniert es dann neu, um große Mengen anomaler Dispersion zu erzeugen. Wenn sie sich gegenseitig stören, replizieren sie die Form des ursprünglichen Impulses, nur weiter vorne. Dies erweckt den Eindruck, dass der Schall im gleichen Zeitraum weiter und damit schneller gereist ist.
Robertson sagt, dass eine solche Split-Path-Interferenz auch auf natürliche Weise auftreten kann, wenn sich eine Schallquelle in der Nähe einer harten Quelle befindet Wand: Ein Teil des Tons erreicht den Hörer direkt und ein anderer Teil erreicht den Hörer über einen etwas längeren Pfad, wenn er von der Wand abprallt. Daher, sagt er, ist superluminaler Klang ein „alltägliches“ Ereignis, obwohl er meistens zu subtil ist, um es zu bemerken.
Befürworter von Einsteins spezieller Relativitätstheorie brauchen sich jedoch keine Sorgen zu machen. Die zugrunde liegenden Wellen, aus denen der Puls besteht Bei subluminalen Geschwindigkeiten bewegt sich also keine Information, Materie oder Energie tatsächlich schneller als Licht. (Siehe verwandten Link: „Subluminal“.)
„Der Effekt ist der gleiche wie der, der in früheren elektrischen oder optischen Experimenten beobachtet wurde. „Robertson sagte zu Physics Web.“ Der einzige etwas verblüffende Unterschied ist, dass sich die Schallwellen, aus denen der Puls besteht, so viel langsamer bewegen als Licht. „