Professor Alexander Szameit och hans grupp fysiker från universitetet i Rostock, i samarbete med professor Stefano Longhi från Polytechnic University of Milano, upptäckte ett nytt och paradoxalt beteende hos ljusvågor:Trots att det är tätt begränsat i en mikroskopisk volym, en ny typ av störning gör att optiska signaler plötsligt dyker upp i avlägsna regioner. Sådan plötslig transport hade tidigare ansetts vara omöjlig, och utmanar den nuvarande förståelsen av ljusvågor. Deras upptäckt publicerades nyligen i den prestigefyllda tidskriften Naturfotonik .

1958, Phil Anderson förvånade forskarvärlden genom att förutsäga att en elektrisk ledare – som koppar – plötsligt kommer att förlora sin ledningsförmåga och förvandlas till en isolator, så snart dess atomgitter störs bortom en kritisk nivå:I fysikernas jargong, "störning" kan stoppa elektronernas fria rörelse och hindra all elektrisk ström från att strömma genom ett tidigare ledande material.

Denna så kallade 'Anderson-lokalisering' ligger utanför den klassiska fysikens ram, och endast en kvantmekanisk behandling av elektroner som både partiklar och vågor kan förklara metall-isolatorövergången som blir resultatet av den. Idag vet vi att denna effekt, för vilken Phil Anderson vann en del av Nobelpriset i fysik 1977, gäller generellt:Störning kan på samma sätt undertrycka utbredningen av ljudvågor eller till och med ljusstrålar.

Sedan college, ljusets spännande egenskaper och dess interaktion med materia har fascinerat Alexander Szameit. Nyligen, Rostock-professorn och hans doktorander Sebastian Weidemann och Mark Kremer gjorde en överraskande upptäckt:Varje realistiskt fysiskt system byter oundvikligen energi med sin omgivning, och, så snart detta energiutbyte blir oordnat, (ljus)vågor kan också bli lokaliserade. Denna nya klass av störningar överskrider den mekanism som Phil Anderson ansåg 1958, eftersom hans beräkningar baserades på antagandet att inga interaktioner sker med omgivningen. Szameit förklarar:"I våra experiment, vi kunde tydligt observera hur ljus fokuseras in i små områden i rymden, så snart energiutbytet i miljön blir randomiserat ".

Vid första ögonkastet, dessa resultat verkade bara vara en generalisering av det välkända undertryckandet av transport. Dock, till stor förvåning, forskarna upptäckte snart tvärtom:"Först, vi trodde inte våra ögon när vi såg hur den ljusaste ljuspunkten plötsligt verkade hoppa till ett helt annat område i rymden, igen och igen, även om konventionell ljusspridning borde ha undertryckts helt och hållet stoppad av störningen."

Ansvarig för detta hittills okända beteende hos ljusvågor är det komplexa energiutbytet med omgivningen. Professor Szameit säger, "Alla kvarvarande tvivel försvann när de kunde bevisa att denna effekt kan blanda runt ljussignaler mellan specifika punkter i 5 kilometer lång optisk fiber." Dessa banbrytande resultat är ett konceptuellt genombrott för grundläggande vetenskap, och den underliggande mekanismens universella karaktär kan informera nya tekniker för att forma inte bara ljusflödet, men också av akustiska eller partikelvågor.