Neue Perspektiven für die Wellenphysik

Ausnahmezustand im Mikrowellenleiter

26. Juli 2016, 9:30 Uhr | Markus Haller
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ganz anderes Verhalten: Ausnahmepunkte im realen Wellenleiter

Wie die Forscher in einer kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Arbeit zeigten, können Mikrowellenleiter so konstruiert werden, dass zwei verschiedene Wellenmoden beim Durchqueren des Leiters auf dieselbe komplexe Frequenz hinsteuern.

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Neue Impulse für die Wellenphysik
»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)
© A. Mehler - TU Wien

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 ist, als ob man mit einem Auto in einen zweispurigen Tunnel einfährt, im Inneren des Tunnels wie auf Glatteis herumschlittert, aber am Ende garantiert immer auf der richtigen Straßenseite ankommt«, beschreibt Jörg Doppler, Erstautor der Arbeit. 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.

Laut Prof. Rotter eröffnen die Ausnahmepunkte »ganz neue Perspektiven für die Physik der Wellen« und man werde innerhalb der Physik in Zukunft sicherlich noch oft davon hören. Aktuell befassen sich mehrere Forschungsgruppen mit den Eigenschaften von Ausnahmepunkten, beispielsweise ein Team der Universität Yale aus den USA, die das Phänomen an optomechanischen Systemen näher untersucht.


  1. Ausnahmezustand im Mikrowellenleiter
  2. Ganz anderes Verhalten: Ausnahmepunkte im realen Wellenleiter

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