Mit dem Jahr des Lichts soll an die Bedeutung von Licht als elementare Lebensvoraussetzung für Menschen, Tiere und Pflanzen und daher auch als zentraler Bestandteil von Wissenschaft und Kultur erinnert werden. Denn das Licht prägt unser gesamtes Universum und macht Leben überhaupt erst möglich. Damit ist es eines der grundlegenden Phänomene der Physik, es prägt aber auch gleichzeitig unseren Alltag – vom Foto über die DVD bis hin zur Kasse im Supermarkt.
Ultraschnell und unglaublich lange
Nur milliardstel Teile einer Milliardstel Sekunde leuchtet der kürzeste künstlich erzeugte Blitz. Ein Laser sendet diese ultrakurzen Pulse aus. Eingesetzt werden die Femtosekunden-Lichtpulse, um wie mit einer Hochgeschwindigkeits-Kamera die extrem schnellen Bewegungen von Molekülen und Elektronen zu beobachten.
Nur 30 Mikrosekunden benötigt die Grünalge Chlamydomonas, um auf Lichteinfall zu reagieren. Sie kann damit Licht viel schneller wahrnehmen als das Auge des Menschen. Ihr „Auge“ ist ein lichtempfindliches Molekül. Es löst bei Sonneneinstrahlung direkt einen Strom von positiv geladenen Teilchen und somit eine ultraschnelle Reaktion aus.
Etwa 8 Minuten und 20 Sekunden braucht das Licht von der Sonne zur Erde. Diese Zeitspanne benötigt es, weil die Erde rund 149,6 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt ist. Selbst mit der Lichtgeschwindigkeit von fast 300.000 Kilometern pro Sekunde lässt sich diese Entfernung nicht schneller überwinden.
Noch viel länger, nämlich 13,2 Milliarden Jahre, war das Licht der Galaxie UDFj-39546284 unterwegs, bevor es Anfang 2011 vom Weltraumteleskop Hubble eingefangen wurde. Es ist damit das wohl älteste je von Menschen gesehene Licht.
Ziemlich effektiv und extrem hell
Bei 95 Prozent liegt der Wirkungsgrad, mit dem Glühwürmchen ihr Licht erzeugen. Das schafft keine künstliche Lichtquelle. Zum Vergleich: Die alten Glühbirnen wandelten nur rund zehn Prozent der Energie in Licht um, der Rest ging als Wärme verloren. Selbst eine Energiesparlampe gibt nur rund ein Viertel der aufgewendeten Energie als Licht ab. Leuchtdioden (LED) sind zwar im Stromverbrauch noch sparsamer, ihr Wirkungsgrad liegt auch nur zwischen zehn und 40 Prozent.
So hell wie 300 Billionen Sonnen strahlt es dagegen aus einer fernen Galaxie mit dem prosaischen Namen WISE J224607.57-052635.0. Sie gilt als die hellste Galaxie des Universums. Der Grund für ihre enorme Leuchtkraft ist ein Schwarzes Loch, das in ihrem Zentrum einen heißem Strudel aus Gas erzeugt – und dieser strahlt das Licht aus.
Extrem klein und sehr präzise
Herkömmliche Lichtmikroskope können zwei Punkte nicht mehr unterscheiden, wenn sie weniger als 200 Nanometer auseinanderliegen. Denn dann sind sie enger beieinander als es der Wellenlänge des Lichts entspricht – und damit ist ihre Auflösungsgrenze erreicht. Das zumindest dachte man mehr als ein Jahrhundert lang. Doch die vom Physiker Stefan Hell entwickelte STED-Mikroskopie trickst diese Grenze aus. Mit ihr lässt sich daher sogar im Nanobereich beobachten, was in lebenden Zellen geschieht.
Auf das Tausendstel eines Protondurchmessers genau kann der Gravitationswellen-Detektor GEO600 Längenunterschiede messen. Zwei Laserstrahlen registrieren selbst diese winzigsten Abweichungen auf der mehrere hundert Meter langen Messtrecke. Mit diesem Detektor wollen Forscher die winzigen, rippelförmigen Änderungen der Raumzeit nachweisen, die beispielsweise bei der Kollision zweier Schwarzer Löcher entstehen.
Leichter Winzling und Schwergewicht
Eine LED-Lampe wiegt nur knapp mehr als 100 Gramm. 24 Millionen solcher Lämpchen leuchten im größten digitalen Werbeplakat der Welt. Das Mega-Display am Times Square in New York ist etwa so lang wie ein Fußballfeld und acht Stockwerke hoch.
Eine Milliarde Tonnen würde dagegen jeder Fingerhut Materie eines Neutronensterns bei uns auf der Erde wiegen. Denn in diesem extrem dichten Himmelskörper ist die gesamte Masse eines Sterns auf nur rund 20 Kilometer Durchmesser komprimiert. Solche Neutronensterne entstehen, wenn ein Stern am Ende seines Lebens explodiert und der Kern dabei kollabiert.
Noch mehr spannende Fakten zum Thema Licht gibt es auf der Aktionsseite www.deutschland-geht-ein-licht-auf.de der Max-Planck-Gesellschaft. Die Website richtet sich an Laien – man muss also kein Physikexperte sein, um der Faszination des Lichts auf die Spur zu kommen.
