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Akustik: Schall durchbricht Lichtgeschwindigkeit

Mit einem überraschend einfachen Experiment zeigten US-amerikanische Forscher erstmals, dass sich Schallimpulse mit einer Geschwindigkeit jenseits der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit fortbewegen können.

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Akustischer Wellenleiter | Akustischer Wellenleiter aus PVC-Rohr (30 Zentimeter-Lineal als Maßstab)
Aus einem speziellen Filter und simplen PVC-Rohren konstruierten William Robertson und seine Kollegen an der Universität von Middle Tennessee eine Schleife, in der das Schallsignal aufgespaltet wird und dann entlang zweier unterschiedlich langer Wege läuft. Anschließend werden die beiden Signale wieder zusammengeführt. Ihre Überlagerung erzeugt eine durch Absorptionseffekte stark abgeschwächte Kopie des ursprünglichen Schallimpulses, die dem Original vorauseilt. So gewinnt der Schall an Geschwindigkeit und überholte im Experiment sogar das Licht, obgleich sich die Geschwindigkeiten von Schall- und Lichtwellen in Luft um immerhin fast sechs Zehnerpotenzen unterscheiden.

Das Phänomen wurde bereits theoretisch vorhergesagt und kann auch bei Licht beobachtet werden. Einsteins Spezielle Relativitätstheorie, die die Lichtgeschwindigkeit als maximale Ausbreitungsgeschwindigkeit von Materie, Energie und Information postuliert, wird dadurch jedoch nicht in Frage gestellt. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen der Signalgeschwindigkeit, mit der sich Informationen und Energie ausbreiten, und der Gruppengeschwindigkeit, der Geschwindigkeit der einzelnen Wellenimpulse. Normalerweise entspricht die Signalgeschwindigkeit der Gruppengeschwindigkeit. Nur bei starker Absorption kann die Gruppengeschwindigkeit die Signalgeschwindigkeit, und auch die Lichtgeschwindigkeit, übersteigen. In diesem Fall sorgt die Dämpfung des Signals aber dafür, dass sich Energie und Information nie schneller als das Licht ausbreiten. (vs)

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