Schwerpunkte
11. Oktober 2016, 11:21 Uhr | Markus Haller
Wissenschaftler des Instituts für Theoretische Physik der Technischen Universität Wien um Prof. Rotter untersuchen zusammen mit Forschern des Instituts für die Physik der kondensierten Materie in Nizza komplexe Schwingungsfrequenzen an Wellensystemen.
»So ähnlich wie die komplexen Zahlen zusätzliche Kapitel für die Mathematik aufschlagen, eröffnen die komplexen Ausnahmepunkte ganz neue Perspektiven für die Physik der Wellen« (S. Rotter, TU Wien)
In der Regel wird die Schwingungsfrequenz einer Welle von den Eigenschaften des Mediums bestimmt, in dem es sich bewegt. Bei einer Mikrowelle in einem Mikrowellenleiter sind beispielsweise die Größe und die Form des Wellenleiters maßgebend – vorausgesetzt, es gibt keinen relevanten Energieübertrag auf oder vom Wellensystem während des Schwingungsvorgangs. Ist das doch der Fall, entstehen für die Wellen komplexe Frequenzen.
Wie die Forscher zeigen, können Mikrowellenleiter so konstruiert werden, dass zwei verschiedene Wellenmoden beim Durchqueren des Leiters auf dieselbe komplexe Frequenz hinsteuern. Dieser Zustand wird als Ausnahmepunkt bezeichnet. Bemerkenswert an solchen Wellenleitern ist, dass es bei Wellenmodeneinkopplung in einer Richtung egal ist, welche der beiden Moden gewählt wurde, am Ende verlässt immer dieselbe Schwingungsmode den Wellenleiter. Bei Einkopplung aus der Gegenrichtung tritt am anderen Ende des Leiters die jeweils andere Mode wieder aus. Das theoretisch vorhergesagte Verhalten lässt sich auch in der Realität an einem entsprechend konstruierten Mikrowellenleiter beobachten. Das bestätigte die Arbeitsgruppe von Ulrich Kuhl an der Universität in Nizza.
