«Paradigmenwechsel».

Geheimnisse

aus nzz.ch, 19.9.2014, 11:30 Uhr

von Klaus Bartels

Seit alters wechseln die vier Jahreszeiten, die vier Mondphasen und die sieben Wochentage, buchstäblich ja «Wechseltage», und seit neuestem wechseln nicht so regelmässig, aber immer öfter auch die «Paradigmen». Im 5. Jahrhundert v. Chr. war das Wort bei dem griechischen Historiker Herodot, dem «Vater der Geschichtsschreibung», in das Licht der Wortgeschichte eingetreten, und vor einem halben Jahrhundert hat der amerikanische Wissenschaftstheoretiker Thomas S. Kuhn als Erster in einem sehr speziellen Sinn von einem «Paradigmenwechsel» gesprochen. Seitdem ist die prächtige Prägung von den Höhen der Wissenschaftstheorie in die alltägliche globale und lokale Politik übergewechselt; das jüngste Beispiel betrifft die Krankenversicherung, und mit dem «Beispiel» sind wir der Sache schon ganz nahe.

Das griechische parádeigma – so der originale, im modernen Euro-Wortschatz fast prägefrisch erhaltene Singular – hat Kopf, Rumpf und Schwanz, und das säuberlich geschieden: Vorneweg geht da das Präfix para-, «neben-, nebenbei-, nebenher-», wie in den nebenher laufenden «Parallelen» oder den neben den Text geschriebenen «Paragrafen»; darauf folgt der Verbstamm deik-, vor dem weichen Folgelaut deig-, sprachver- wandt mit unserem «zeigen» und in ebendieser Bedeutung; und hinterdrein kommt das verdinglichende Suffix -ma wie im «Trauma», der «Verletzung», oder im «Klima», der «Neigung» der Erdoberfläche gegenüber der Sonneneinstrahlung. Ein parádeigma: das ist, wortwörtlich verdolmetscht, ein «Nebenbei-Gezeigtes». Das Wort führt uns zunächst in die Werkstätten der Handwerker und die Ateliers der Bildhauer und Maler. Seinen ersten Auftritt hat es in der makabren Schilderung, in der Herodot die hohe Kunst der ägyptischen Einbalsamierer beschreibt: «Wenn denen ein Leichnam gebracht wird, zeigen sie – deiknyousi – denen, die ihn bringen, hölzerne, bemalte Muster – paradeígmata – einbalsamierter Leichname . . .» Da wird das Wort zum Bild: hier der zur Mumifizierung hergebrachte Tote und «daneben» zur Auswahl die drei hölzernen «Zeigestücke» der aufwendigsten und teuersten, einer billigeren und der billigsten Ausführung. Ein andermal, wieder bei Herodot, bezeichnet das parádeigma das – doch wohl auch hölzerne – Modell des alten Tempels in Delphi.

Im 4. Jahrhundert v. Chr. finden wir das Wort auf die leibhaftigen Modelle der Bildhauer und Maler bezogen und weiter in bildlicher Sprache, im Sinne eines «Vorbilds», auf die platonischen Ideen: In seinem utopischen «Staat» erklärt Platon, eine Polis-Gemeinschaft könne niemals anders zu einer glücklichen Verfassung kommen, als wenn die «Maler» – die Gesetzgeber – ein «göttliches parádeigma» vor Augen hätten, sie davon abzumalen. Und wie der Staat, so das All: Einzig im Hinschauen auf ein «ewiges parádeigma», heisst es entsprechend in Platons «Timaios», könne der göttliche Baumeister des Alls diesen Kosmos, «den schönsten von allem Gewordenen», erschaffen haben.

Seinen Weg in den Euro-Wortschatz hat das «Paradigma» aber nicht auf diesen Höhenflügen gefunden, sondern per pedes: auf der viele Jahrhunderte langen staubigen Landstrasse des grammatischen Schulunterrichts. Seit der Spätantike bezeichnete das parádeigma alias – lateinisch – paradígma das Deklinations- oder Konjugations-«Beispiel» für die nach diesem Muster deklinierten oder konjugierten Nomina und Verben. Wie der Bildhauer im Atelier auf sein parádeigma von Fleisch und Blut schaute, um seine marmorne Venus zu schaffen, so schaute nun der Lateinschüler im Schulzimmer auf das Paradigma amo, amas, amat . . ., um nach diesem «Schulbeispiel» die übrigen Verben der a-Konjugation durch alle Tempora und Modi durchzukonjugieren.

In jüngster Zeit ist das «Paradigma» in Gestalt jenes wissenschaftstheoretischen «Paradigmenwechsels» aus der lateinischen in die politische Grammatik übergesprungen und zum gewichtigen Hieb- und Stichwort im politischen Diskurs geworden. Die Paradigmen verwechseln und dann falsch deklinieren oder konjugieren, das sollte hier bedeuten: die Bezugssysteme verwechseln und dann zu falschen Schlussfolgerungen und Entscheidungen kommen. Mittlerweile ist das Wort auch für weniger tiefgreifende Politikwechsel in Mode gekommen. Greek is beautiful, Wechsel ist gefährlich; und mit dem schicken, rätselhaften Vortrab dieses «Paradigmen-» fällt der mahnende Einspruch gegen den Wechsel gleich viel edler ins Ohr.

Von wegen Tötungshemmung.

aus Süddeutsche.de, 18. September 2014 10:06

 
Konflikte unter Affen  
Schimpansen sind geborene Killer
Schimpansen töten gelegentlich Artgenossen. Ist der Mensch schuld an der Affen-Aggression? Forscher vermuten eher, das Töten habe einen bestimmten evolutionären Sinn.

 

Von Christian Weber

Als Jane Goodall vor 35 Jahre zum ersten Mal über Schimpansen berichtete, die Artgenossen töten, war die Überraschung groß. Mittlerweile weiß man aus zahlreichen Berichten, dass diese nichtmenschlichen Primaten tatsächlich zu den wenigen Arten gehören, die mit zum Teil extremer Gewalt Konflikte ausfechten, manchmal sogar regelrechte Dschungelkriege führen. Umstritten blieb allerdings bis heute der eigentliche Grund für die Primatengewalt.

So machen einige Forscher den Menschen verantwortlich. Dieser habe vor allem durch das Verfüttern von Bananen an Forschungsstationen Zwietracht zwischen den Schimpansen gestiftet. Ein weiterer Grund für Konflikte könnten menschengemachte Habitatverluste sein. Andere Wissenschaftler hingegen halten die Gewaltbereitschaft der Schimpansen für eine evolutionäre Anpassung.

Im Fachmagazin Nature (Bd. 513, 2014, S.321) ergreift nun eine internationale Gruppe von 30 renommierten Primatenforschern um Michael Wilson von der University of Minnesota klar Partei für die Evolutionsthese. In ihrer Studie analysierten die Wissenschaftler unter anderem Daten, die über Jahrzehnte hinweg an 18 Schimpansen-Kolonien in Afrika erhoben wurden. An 15 Orten wurden Tötungsakte unter Gruppen beobachtet.

Bei den Kämpfen geht es um Nahrung und Sexualpartner

Dabei fanden sich in der Statistik keinerlei Belege, dass Aktivitäten wie Rodungen oder Flächenverbrauch die Zahl der Konflikte erhöht hätte. Im Gegenteil: Der friedlichste Orte war ausgerechnet jene Forschungsstätte in Guinea, die laut Studie am stärksten durch Menschen beeinträchtigt war.

"Die Muster tödlicher Aggression beim Schimpansen zeigen nur eine geringe Korrelation mit menschlichen Einflüssen", folgern die Autoren. "Sie sind besser mit der adaptiven Hypothese erklärt, wonach das Töten ein Mittel ist, bei geringen eigenen Kosten Rivalen zu eliminieren." Es gehe um Ressourcen wie Nahrung und Sexualpartner. Dies erkläre auch, wieso es die meisten gewaltbedingten Todesfälle in Gemeinschaften gab, wo die Populationsdichte hoch und die Zahl der Männchen groß war.

Auch unter den Schimpansen sind es - ähnlich wie bei Menschen - hauptsächlich die Männchen, die wiederum andere Männchen und Jungtiere töten. In einem Kommentar zur Studie warnt Joan Silk von der Arizona State University jedoch vor leichtfertigen Übertragungen: "Menschen müssen nicht notwendigerweise kriegerisch sein, nur weil Schimpansen gelegentlich ihre Nachbarn töten."

Nur mit der Amygdala sieht man gut.

aus Die Presse, Wien 16. 9. 2014

Hirnforschung
Altruisten spüren die Angst ihrer Nächsten stärker

Organspender reagieren stärker auf negative Emotionen in Gesichtern als andere Menschen.

 
Von Thomas Kramar  

„Wann wir nicht durch eigene, sondern durch fremde Leiden zum Weinen bewegt werden; so geschieht dies dadurch, dass wir uns in der Fantasie lebhaft an die Stelle des Leidenden versetzen“, schrieb Schopenhauer, der das Mitleid als Basis der Ethik sah. Was Abigail Marsh und Kollegen an der Georgetown University in Washington herausgefunden haben, scheint den Philosophen zu bestätigen.

Man weiß, dass Psychopathen, die sich besonders asozial verhalten, weniger auf Angst in den Gesichtern von Mitmenschen reagieren als andere. Das lässt sich auch durch NMR-Spektroskopie im Hirn nachweisen. Genauer: in der Amygdala. Das ist eine paarige Struktur in den beiden Schläfenlappen des Großhirns. Sie ist auf Angst spezialisiert, zunächst auf eigene, aber eben auch auf die von Mitmenschen. Psychopathen zeigen dort weniger Aktivität, ihre Amygdala ist sogar kleiner als die anderer Menschen.

Marsh fragte sich nun: Wie sieht es am anderen Ende des Spektrums aus? Bei Menschen, die sich besonders altruistisch verhalten? Als Testpersonen wählte sie Menschen, die eindeutig Selbstlosigkeit gezeigt haben: durch Spenden einer Niere, nicht an Bekannte oder Verwandte, sondern an Fremde.

Tatsächlich war bei den ausgewiesenen Altruisten die Amygdala größer und reagierte stärker auf ängstliche Gesichter. Der Unterschied in der rechten Amygdala war stärker ausgeprägt; bei höheren Funktionen ist das Hirn eben durchaus nicht symmetrisch.

Dass sich Altruismus so klar im Hirn verorten lässt, passt gut zu Indizien dafür, dass genetische Faktoren – selbstverständlich neben Kultur und Erziehung – beeinflussen, wie sozial sich ein Mensch verhält. Jedenfalls sprechen die neuen Ergebnisse dafür, dass Altruismus eine Gefühlssache ist, dass das Wort Mitleid wörtlich zu verstehen ist.

Das widerspreche nicht „vernünftigeren“ Erklärungen für Hilfsbereitschaft – etwa nach dem Motto: Gib, dann wird dir gegeben –, schreiben die Hirnforscher, aber es sei eben ein Teil der biologischen Basis des Altruismus. Eine Wurzel dieser starken Reaktion auf negative Emotionen in Gesichtern liege wohl „in der uralten neuralen Architektur von Säugetieren, die dazu dient, die Fürsorge für verletzliche Jungen zu fördern“.

Es geht auch ohne Kleinhirn.

aus derStandard.at, 14. September 2014, 18:48

Überraschung bei MR-Scan: 

Junge Frau ohne Kleinhirn
 
Was die Ärzte bei einer 24-jährigen Frau festgestellt haben, als sie - über Schwindelgefühle klagend - in ein Krankenhaus in der chinesischen Provinz Shandong kam, werden sie vermutlich nie wieder vergessen: Computer- und Magnetresonanztomographien offenbarten ein großes Loch (oberes Bild) an jener Stelle, wo bei anderen Menschen das Kleinhirn sitzt (unten). Wie es zu dieser Fehlbildung kam, ist unklar - viel verblüffender ist jedoch, wie es die Frau geschafft hat, ohne Kleinhirn ein praktisch unbeeinträchtigtes Leben zu führen. 

Normalerweise ist das Kleinhirn für die Kontrolle von bewussten und unbewussten Bewegungen sowie die Körperbalance verantwortlich; außerdem soll es beim Spracherwerb eine wichtige Rolle spielen. Probleme im Kleinhirn können zu schwerer geistiger Behinderung führen, zu Bewegungsstörungen, Epilepsie, bisweilen auch zum Tod. Auf die chinesische Patientin allerdings trifft all das nicht zu: Sie lernte zwar erst sehr spät Sprechen und brauchte auch lange, um das Gehen zu meistern. Heute jedoch sind ihre motorischen Probleme kaum mehr der Rede wert und sie leidet allenfalls an einem leichten Sprachfehler. Für die Wissenschafter zeigt diese Frau (sie repräsentiert einen von insgesamt nur neun bekannten derartigen Fällen), wie flexibel das menschliche Gehirn selbst auf großräumige Ausfälle reagieren kann.

Abstract
Brain: "A new case of complete primary cerebellar agenesis: clinical and imaging findings in a living patient"

Evolution des Lachens.

Rembrandt als Demokrit,  1629

aus Die Presse, Wien, 14. 9. 2014

Warum Lachen ansteckend ist

"Gelächter ist sexy", sagt der Psychologe Robert Provine. Und es ist ansteckend. Woher kommt dieses Verhalten? Und haben es nur Menschen?

von Thomas Kramar 

Auch wenn es manchen Gender-Dogmatikern nicht gefallen wird (und dem Vizepremier der Türkei unsittlich vorkommen mag) – unter den offenbar nicht nur durch die Kultur geprägten Unterschieden zwischen Männern und Frauen ist dieser: Frauen lachen häufiger als Männer. Dafür bringen Männer häufiger Frauen zum Lachen als umgekehrt. Es ist kein Zufall, dass es viel mehr männliche Kabarettisten als Kabarettistinnen gibt, und dass der Klassenkasperl in Schulklassen meist ein Bub ist. Auch in Kontaktanzeigen beschreiben sich Männer häufiger als humorvoll, während Frauen nach ebendieser Eigenschaft suchen: Sie wünschen sich einen Mann, der sie zum Lachen bringt.

„Gelächter ist sexy“, schreibt der Psychologe und Neurowissenschaftler Robert Provine in seinem Buch „Ein seltsames Wesen“: „Frauen, die Männer anlachen, reagieren damit nicht nur auf deren komödiantische Fähigkeiten. Sie finden Männer, von denen sie zum Lachen gebracht werden, auch attraktiv, und Männer mögen Frauen, die in ihrer Gegenwart lachen.“ Diese Asymmetrie ist wohl aus einer grundlegenderen Asymmetrie zu erklären: dass Frauen – auch wenn es nicht immer so aussehen mag und in manchen Kulturen systematisch unterdrückt wird – die Wählenden sind und Männer die für sich Werbenden.

Lachepidemien. Das soll nicht heißen, dass Lachen nur der Partnerwahl dient! Es ist ein viel breiteres soziales Signal, man denke nur daran, wie eine ganze Abteilung willfährig lacht, wenn der Chef (oder auch die Chefin) einen Witz erzählt. Wir lachen auch, wenn andere lachen. „Das Lachen gehört zu den im hohen Grade ansteckenden Äußerungen psychischer Zustände“, schrieb Sigmund Freud 1905 in „Der Witz und seine Beziehung zum Unbewussten“. Man kann das bei Sitcoms im Fernsehen überprüfen: Ob wir es wollen oder nicht, das zugespielte Lachen aus der Konserve erhöht unsere Lachbereitschaft. Ohne es fänden wir z.B. manche One-Liner Sheens in „Two And a Half Men“ gar nicht so lustig. 1962 kam es in Tanganjika (heute: Tansania) gar zu einer Lachepidemie, ausgelöst am 30.Jänner von drei Schülerinnen einer Mädchenschule. Das Lachen breitete sich aus, am 18.März musste die Schule geschlossen werden, da an Unterricht nicht mehr zu denken war.

Die Epidemie dauerte bis in den Sommer. Immerhin gab es keine Todesfälle – im Gegensatz zum Sketch „The Funniest Joke in the World“ der britischen Komikergruppe Monty Python: Es geht um einen Witz, der so lustig ist, dass jeder, der ihn hört, sich totlacht. Die britische Armee lässt diesen Witz ins Deutsche übersetzen, um ihn als Kriegswaffe zu verwenden. Dabei wird für jedes Wort ein anderer Übersetzer verwendet, um Verluste in den eigenen Reihen zu vermeiden...

Was muss das wohl für ein Witz gewesen sein? Egal. Seltsamerweise ist die Heftigkeit des Gelächters nicht proportional zur Witzigkeit eines Witzes (wie immer man diese definieren mag). Mehr noch: Es muss nicht einmal ein Witz sein. Provine hat bei heimlichen Beobachtungen herausgefunden, dass das Gelächter in Gesprächen meist keine Reaktion auf Witze oder Anekdoten ist. „Unser Leben ist voll von eingespieltem Gelächter in der sicherlich schlechtesten Sitcom der Welt“, konstatiert er, und: „Lachen hat mehr mit Beziehungen als mit Humor zu tun.“

Woher kommt diese universelle Lautäußerung? Und ist sie exklusiv menschlich? Lachen etwa Schimpansen auch? Ja, aber es klingt nicht so: Wenn junge Schimpansen gekitzelt werden oder herumtollen, dann zeigen sie die unteren Zähne (nicht die oberen) und geben ein hechelndes Geräusch von sich, das Charles Darwin schon als Lachen interpretiert hat: „Wenn junge Schimpansen gekitzelt werden – in den Achselhöhlen sind sie dafür sehr empfindlich, so wie unsere Kinder –, wird ein kichernder oder lachender Laut geäußert“, schrieb er in „The Expression of the Emotions in Man And Animals“. Darwin bewies damit Fantasie, denn das Hecheln klingt so gar nicht wie menschliches Lachen, eher nach einem Asthmaanfall. „Ein Mensch, der mit einem schimpansenartigen Lachen geschlagen ist, dürfte Schwierigkeiten haben, Dates zu arrangieren, einen Tisch in einem guten Restaurant zu bekommen oder für ein hohes politisches Amt zu kandidieren“, schreibt Provine.

So ist die evolutionäre Vorstufe des Lachens das rhythmische Hecheln beim körperlich anstrengenden Spielen. Irgendwann wurde dieses Geräusch bei unseren äffischen Vorfahren ritualisiert. Wer hechelt, sagt damit: Ich spiele (nur), ich tu dir nichts. Dass sich aus dem Hecheln das Lachen entwickelte, wurde – wie die Sprache – durch den aufrechten Gang möglich. Bei Affen, die auf allen vieren gehen, ist Atmung und Laufen synchronisiert: ein Atemzug pro Schritt. Bei uns Zweibeinern sind Gehen und Atmen entkoppelt, und mehr noch: Wir können nicht nur einen Laut pro Atemzug produzieren. Das ermöglicht uns das Sprechen und das Lachen.

Ha-ha-ha, he-he-he, hi-hi-hi oder ho-ho-ho, die Unterschiede sind subtil und noch zu erforschen (so wie die Frage, ob Kichern nur ein Spezialfall des Lachens ist), der Rhythmus ist immer ähnlich: kurze Silben, die sich in Abständen von ungefähr einer Fünftelsekunde wiederholen. Wenn jemand schneller oder langsamer lacht, klingt das gekünstelt. Überhaupt können wir recht gut zwischen echtem und falschem Lachen unterscheiden; und den meisten fällt es schwer, auf Kommando zu lachen. Noch schwerer allerdings ist es, absichtlich zu weinen. Beide Lautäußerungen müssen wir nicht lernen: Das laute Weinen (ohne Tränen) aber beherrschen schon Neugeborene (es ist auch lebensnotwendig für sie), das Lachen entwickelt sich erst drei bis vier Monate später.

Das erste, das ursprünglichste Lachen ist die Reaktion auf das Gekitzeltwerden. So nennt Provine auch seinen „Kandidaten für den ältesten Witz: ein vorgetäuschtes Kitzeln.“ Das Spiel eines angedrohten Kitzelns sei auch „der einzige Scherz, den man einem Menschenbaby und einem Schimpansen gleichermaßen erzählen kann“.

Der Mensch stammt vom Eichhörnchen ab.

Eine Versammlung baumbewohnender Säugetiere des Jura. Die drei Tiere links stellen Rekonstruktionen der neu entdeckten Spezies Shenshou lui, Xianshou linglong und Xianshou songae dar.

US-amerikanische und chinesische Paläontologen haben drei bisher unbekannte urzeitliche Wesen vorgestellt, die den Ursprung der modernen Säugetiere gründlich in Frage stellen. Die Kreaturen - eines davon sieht ein wenig so aus wie André Franquins "Marsupilami" aus seiner Comic-Serie "Spirou und Fantasio" - zählen zu der ausgestorbenen Tiergruppe Haramiyida, deren Einordnung im Stammbaum bisher noch völlig unklar war: Die Frage, ob sie bereits zu den Säugetieren zählten oder nicht, konnte anhand der vorhandenen fossilen Funden nicht eindeutig beantwortet werden.

Das hervorragend erhaltene Fossil von Senshou lui. Die Überreste lassen darauf schließen, dass das Tier an das Leben im Geäst angepasst war.

Die nun entdeckten, außerordentlich gut erhaltenen Fossilien könnten den Disput nun jedoch ein für alle mal beenden. Die in China freigelegten Überreste von Shenshou lui, Xianshou linglong und Xianshou songae zeigen eindeutige Säugetier-Charakteristika, wie die Forscher im Fachjournal "Nature" schreiben. Ihre Pfoten weisen sie als Baumbewohner aus, der Aufbau ihres Innenohrs gleicht exakt jenen von moderen Säugern und ihre ungewöhnlichen Zähne lassen darauf schließen, dass sie sich von Insekten, Nüssen oder Früchten ernährten.

Eine Rekonstruktion von Xianshou songae, quasi ein urzeitliches "Marsupilami". Das Tier von der Größe einer Maus dürfte aufgrund seiner charakteristischen Merkmale tatsächlich zu den Säugetieren gehört haben.

So erfreulich der Fund dieser zu Lebzeiten zwischen rund 30 und 300 Gramm schweren Tiere auch ist, ein wesentlicher Aspekt bereitet den Wissenschaftern Kopfzerbrechen: Die in einer neue Gruppe namens Euharamiyida zusammengefassten Wesen lebten vor mindestens 208 Millionen Jahren - und das wiederum hat dramatische Auswirkungen auf die bisher gültige Vorstellung von der Evolution der Säugetiere.

Bisher ging man davon aus, dass die ersten Säuger im Mitteljura vor etwa 176 bis 161 Millionen Jahren auf der Bildfläche erschienen. Die nun aufgetauchten, hochspezialisierten Baumbewohner bedeuten jedoch, dass Säugetiere schon im Obertrias erstmals erschienen waren - also womöglich 70 Millionen Jahre früher als gedacht. Dieser Befund deckt sich auch mit einigen DNA-Studien zum Alter der Säugetiere. (tberg, derStandard.at, 12.09.2014)
 
illu.: zhao chuang

Abstract
Nature: Three new Jurassic euharamiyidan species reinforce early divergence of mammals

Licht zu Stoff.

aus scinexx                      Synchrone Wellen zeigen hier, dass sich die Photonen koordiniert wie ein einem Kristall verhalten.

Forscher schaffen einen Kristall aus Licht 
Experiment bringt Photonen zu einem gekoppelten Verhalten  

Manipuliertes Licht: In einem raffinierten Experiment haben Physiker Lichtteilchen quasi eingefroren. Miteinander verkoppelt bewegen sich die Photonen nicht mehr unabhängig voneinander, sondern im Verbund – ähnlich wie Atome in einem Kristallgitter. Das ist ein völlig neues, noch nie bei Licht beobachtetes Verhalten, wie die Physiker im Fachmagazin "Physical Review X" berichten. Auf Basis solcher Manipulationen könnten Materialien mit ganz neuen Eigenschaften entwickelt werden, aber auch grundlegende Erkenntnisse über die Natur des Lichts und der Materie.

Synchrone Wellen zeigen hier, dass sich die Photonen koordiniert wie ein einem Kristall verhalten.

Licht besitzt gleich einige ungewöhnliche Eigenschaften. Denn wie jede elektromagnetische Strahlung kann sie sich sowohl wie eine Welle als auch wie Teilchen verhalten. Die Lichtteilchen, Photonen, sind der gängigen Theorie nach absolute Einzelgänger: Wenn man zwei Laserstrahlen im rechten Winkel kreuzen lässt, scheinen sie dahinter genau hell weiter wie davor, sie passieren sich, ohne sich abzulenken oder anderweitig zu beeinflussen.

Eigentlich unmöglich: Wechselwirkung zwischen Photonen

Doch im Herbst 20143 gelang es US-Forschern erstmals, Licht so zu manipulieren, dass die Photonen sich kurzzeitig wie Moleküle verhielten – die einzelnen Lichtteilchen beeinflussten sich gegenseitig. James Raftery von der Princeton University und seine Kollegen haben dies nun noch einen Schritt weiter geführt: Sie brachten Licht dazu, sozusagen zu kristallisieren. Die Photonen hielten sich gegenseitig fest und bildeten dabei eine Art Gitter.

Um dies zu erreichen, konstruierten die Physiker einen sogenannten Jaynes-Cummings Dimer, einen Aufbau, in dem sich eine kleine Menge Photonen zwischen zwei Resonatoren hin und her bewegt. Unter bestimmten Bedingungen treten dabei Wechselwirkungen zwischen den Atomen des Aufbaus und den Lichtteilchen auf, die diese dazu bringen, auch miteinander zu wechselwirken – wie normale Materieteilchen. "Wir haben hier eine Situation geschaffen, in der zwei Photonen sehr stark miteinander interagieren können: In einem Zustand schwappt das Licht vor und zurück wie eine Flüssigkeit, im anderen – gefriert es", so die Forscher.

Kristallähnliches Verhalten

Die Lichtteilchen bilden dabei eine Art kollektives Verhalten, eine Einheit aus, ähnlich dem Atomgitter in einem Kristall. "Das ist etwas, das wir noch nie zuvor gesehen haben – ein für Licht völlig neues Verhalten", sagt Koautor Andrew Houck von der Princeton University. Das Lichtverhalten gleiche dem beim Phasenübergang von Materie, wie es aus der Festkörperphysik bekannt sei. Wenn beispielsweise Wasser gefriert, ordnen sich die zuvor nur lose miteinander verbundenen und unabhängig voneinander beweglichen Wassermoleküle zu einem regelmäßigen, festen Gitter an. Durch diesen Phasenübergang entsteht ein Kristall – Eis.

Nach Ansicht der Forscher eröffnen solche Manipulationen des Lichts neue Möglichkeiten, um beispielsweise Materialien mit ganz neuen Eigenschaften zu entwickeln. Sie erlauben es aber auch, fundamentale Eigenschaften der Materie, von Atomen und Molekülen zu untersuchen. "Selbst mit diesen kleinen Systemen lässt sich eine Menge neuer Physik erforschen", erklärt Raftery. "Aber wenn wir dieses System noch vergrößern, können wir damit noch spannendere Fragen angehen." (Physical Review X, 2014; doi: 10.1103/PhysRevX.4.031043)

(Princeton University, Engineering School, 11.09.2014 - NPO)