Kunstvolle Experimente scheinen nach 100 Jahren Quantenphysik die Indizienkette für die Vollständigkeit – und unaufhebbare Seltsamkeit – der Quantenmechanik endlich vervollständigt zu haben.
Dr. Michael Springer
Gemäß der Quantentheorie kann ein mikrophysikalisches System als Überlagerung von Zuständen existieren, die einander klassisch betrachtet ausschließen müssten – ein Gedanke, dem selbst Gründerväter der neuen Theorie wie Einstein und Schrödinger nicht folgen mochten. Um die vermeintliche Absurdität solcher Zustandsüberlagerungen zu demonstrieren, ersann Schrödinger bekanntlich die nach ihm benannte legendäre Katze, die beliebig lange in einer Überlagerung zwischen Leben und Tod verharrt. Einstein wiederum konzipierte ein System aus zwei Teilchen, die einen gemeinsamen Quantenzustand bilden – Schrödinger nannte solche Teilchen "verschränkt" –, selbst wenn sie sich noch so weit voneinander entfernen. Misst man also eine Quanteneigenschaft des einen Teilchens, dann nimmt sein Partner – über beliebig große Distanzen hinweg! – die für ihn durch den gemeinsamen Zustand vorgegebene Eigenschaft an. Dies widerspricht dem in der klassischen Physik selbstverständlichen Postulat des "lokalen Realismus", welches besagt: Die Eigenschaften eines Teilchens können nicht die eines anderen in großer Entfernung beeinflussen, und darum müssen alle Eigenschaften jedes Teilchens schon vor der Messung existiert haben.
Die Debatte um den Bruch des lokalen Realismus wäre wohl ein Thema für Naturphilosophen geblieben, hätte nicht der Physiker John S. Bell 1964 vorgerechnet, dass sich die Frage im Prinzip experimentell entscheiden lässt. Produziert man wie am Fließband gleichartige Paare von verschränkten Teilchen genügend oft und misst ihre Quanteneigenschaften, so müsste die Verteilung der Messresultate, falls der lokale Realismus gälte, der so genannten Bellschen Ungleichung gehorchen – andernfalls nicht. Doch bis tief in die zweite Hälfte des vorigen Jahrhunderts gab es nur wenige Experimente, d
Eva Grebel ist Expertin für Zwerggalaxien in der Umgebung der Milchstraße. Sie untersucht sie wie Fossilien aus der Vorzeit, um Rückschlüsse über... » weiter
Von der ESA über die Harvard University nach Heidelberg: Die Exoplanetenforscherin Lisa Kaltenegger berichtet im Spektrum-Interview über die... » weiter
Am Anfang waren Wasserstoff, Helium und ein bisschen Lithium. Doch wie ist es dazu gekommen, dass wir heute Dutzende chemischer Elemente in der Natur... » weiter
Kosmische Magnetfelder lenken die energiereichen geladenen Teilchen auf ihrem Weg zur Erde ab. Doch mit trickreichen Messungen hoffen Forscher, ihnen... » weiter
Bislang glaubten Astronomen, dass die ersten Sterne im jungen Kosmos extrem massereich waren. Doch womöglich waren sie viel leichter - einige... » weiter
Spektrum Lesershop
Spektrumhefte und mehr
Im Lesershop finden Sie alle Hefte und Sonderhefte des Verlags, Sammelordner, Jahres-CD-Roms sowie weitere ausgewählte Produkte rund um Spektrum der Wissenschaft.
Weltbild: Entsteht Realität erst beim Beobachten? • Fernübertragung: Objekte "beamen" mittels Information • Computer der Zukunft: Die rechnende Ionenfalle • … » weiter
Der Science-Shop hält für Sie eine große Auswahl an naturwissenschaftlichen Fachbüchern bereit. Außerdem finden Sie im Science-Shop spannende populärwissenschaftliche Literatur und DVDs, sowie unterhaltsame Spiele und überraschende Spielereien und Geschenkideen.
Gleich nach dem Urknall entstanden, werden die chemischen Elemente auch noch da sein, wenn die Menschheit längst untergegangen ist. Seitdem führen sie ein abenteuerliches Leben in Kunst, Architektur... » weiter