Theoretische Physik Neue Form von Chaos in Chemnitz entdeckt

Zwei jüngere Männer sitzen links und rechts von einem Schreibtisch mit einem Monitor und schauen auf Forschungs-Unterlagen. Hinter dem Schreibtisch und dem Monitor steht ein älterer Mann und zeigt auf die Unterlagen.
Prof. Dr. Günter Radons (M.), Dr. Andreas Otto (l.) und David Müller gehen dem Chaos auf den Grund. Bildrechte: Jacob Müller

Es heißt "Laminares Chaos" und hat mit einem Laser zu tun. So weit, so gut, jetzt wird es etwas komplizierter. Denn Chaos hat in der Physik nichts mit herumliegenden Unterlagen oder einem überquellenden Wäschekorb zu tun, sondern bezeichnet eine Bewegungsform, die sehr unregelmäßig erscheint, aber dennoch klaren Gesetzen folgt. Dieses Phänomen tritt häufiger auf als man denkt, so etwa beim Wetter oder der Ziehung der Lottozahlen. Deren Irregularität macht längerfristige Vorhersagen unmöglich.

Ein Bild zeigt die Frequenzen zweier Licht-Signale. Oben ist die Frequenz sehr unruhig und unregelmäßig, verläuft sehr zackig und schnell. Das untere Signal weist langsamere und gleichmäßigere Wellentäler- und berge auf.
Zeitlicher Verlauf der Intensität eines Lasers mit zeitverzögerter Rückkopplung des Ausgangssignals. Oben: Bisher bekanntes "Turbulentes Chaos". Unten: Neue Entdeckung - "Laminares Chaos" Bildrechte: TU Chemnitz

Aber nicht nur Sonne und Wolken können sich chaotisch verhalten, sondern auch Laserlicht. Und darum geht es dem dreiköpfigen Forscherteam um Prof. Günter Radons von der TU Chemnitz. Sie haben ein seit 40 Jahren bekanntes Laser-Experiment abgewandelt und eine neue Signalform entdeckt. Wie? Sie haben die Rückkopplung des Ausgangssignals, den "Delay" (engl. für Verzögerung), verändert - also das Licht des Lasers anders zeitverzögert zurückgeschickt als sonst. Das Ergebnis: Ein Signal, das völlig andere, neuartige Intensitäten aufweist (siehe Bild untere Hälfte). Bisher herrschte dort "Turbulentes Chaos" (siehe obere Hälfte). Nun ist es "Laminares Chaos". Das Besondere kann man sofort sehen: Das ist die Lage und Form der sogenannten Plateaus. So wie das Signal unten aussieht, ist es widerstandsfähiger gegen Störungen. Außerdem ist die Höhe von Plateau zu Plateau zufällig und unterschiedlich, also chaotisch - deswegen kann es auch als Informationsträger dienen.

Und dieses neue Signal, diese neue Form von Chaos, ist deshalb für moderne Informationstechnologien so interessant, weil es zum Beispiel neue Ansätze in der Verschlüsselung, der Kryptographie ermöglichen kann oder bei der Herstellung von Glasfaserkabeln, um damit schnellere Kommunikation zu ermöglichen. Deswegen haben die drei Forscher dazu schon zwei Artikel (hier Nummer 1 und Nummer 2) in der international renommiertesten Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht und planen jetzt ein internationales mehrtägiges Seminar.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | LexiTV | 02. Februar 2015 | 15:00 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 28. Juni 2018, 09:16 Uhr