Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Quantenphysik: Zuwachs für den Doppelspalt

Experimente mit einem Drei­fachspalt statt der klassischen Variante mit zwei Schlitzen offenbaren subtile und meist übersehene Aspekte der Quantenmechanik.
Zuwachs für den Doppelspalt

Der Physik-Nobelpreisträger Richard Feynman hielt große Stücke auf das Doppelspaltexperiment: Diesem wohne »das ganze Geheimnis der Quantenmechanik« inne. Bei dem von dem britischen Universalgelehrten Thomas Young erstmals 1801 vorgeschlagenen Versuch trifft Licht auf eine Wand mit zwei Schlitzen. Dahinter fällt es auf einen Schirm und erzeugt ein Interferenzmuster, das heißt abwechselnd helle und dunkle Streifen. So ein Bild kann nur entstehen, wenn sich Schwingungen gegenseitig verstärken oder auslöschen. Youngs Experiment schien zu beweisen, dass Licht eine Welle und kein Teilchen ist.

Doch das ist nur die halbe Geschichte. Ein Jahrhundert später wurde klar, dass elektromagnetische Strahlung trotz ihres Wellencharakters in kleinen Portionen übertragen wird. Dafür sind Photonen verantwortlich, also Teilchen. Physikern gelang es schließlich, diese einzeln auf einen Doppelspalt zu schicken. Aber auch in dem Fall entsteht nach und nach ein Muster, als hätten die Photonen mit sich selbst interferiert. Noch merkwürdiger wird es, sobald man mit einem Detektor feststellt, welchen Weg jedes einzelne durchläuft. Dann verschwindet das Muster, und man erhält zwei Linien auf dem Bildschirm. Das wäre wiederum von Teilchen zu erwarten und nicht von Wellen – als ob der Akt der Messung die Natur des Lichts verändert hätte.

Weil der Versuch einerseits prinzipiell so einfach aufgebaut ist, andererseits aber die grundlegenden Paradoxien der Quantenmechanik offenbart, ist er wohl einer der faszinierendsten Zugänge zur Quantenwelt überhaupt …

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Riechverlust als Warnsignal

Der Geruchssinn kann dabei helfen, neurologische und psychische Erkrankungen früher zu erkennen. Warum das so ist und ob ein plötzlicher Riechverlust tatsächlich auf Alzheimer, Parkinson oder Depressionen hinweist, lesen Sie ab sofort in der »Woche«. Außerdem: Bekommt Google Konkurrenz?

Spektrum - Die Woche – Wie Psychopharmaka das Gehirn verändern

Wie wirken Antidepressiva, Neuroleptika und Psychostimulanzien auf das Gehirn? Psychopharmaka bringen schnelle Linderung bei psychischen Störungen, doch die langfristigen Folgen auf unser Denkorgan sind noch nicht ausreichend erforscht. Außerdem: Süßwasser unter dem Meer. Ein Weg aus der Wassernot?

Spektrum Kompakt – Quantencomputer - Neue Erkenntnisse und Verfahren

Diskutiert und selten gesehen: der Quantencomputer verspricht Fortschritt von Technik bis Medizin - doch stecken seine Berechnungen noch in den Kinderschuhen. Wie funktionieren die futuristischen Rechner und weshalb genügt der heimische PC ihren Zwecken teilweise nicht?

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Rengaraj, G. et al.: Measuring the deviation from the superposition principle in interference experiments. New Journal of Physics 20, 2018

Sawant, R. et al.: Nonclassical paths in quantum interference experiments. Physical Review Letters 113, 2014Sinha, U. et al.: Ruling out multi-order interference in quantum mechanics. Science 329, 2010

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.