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Nobelpreis für Physik

Auszeichnung für Quantendompteure

Zwei Forschern gelang es in unterschiedlichen Versuchsreihen, das Verhalten von Quantensystemen in ungeahnten Details zu analysieren. Sie bahnten damit auch den Weg zum Quantencomputer.
Der Nobelpreisträger Serge Haroche beobachtete Photonen, die er zwischen zwei Spiegeln hin- und hersausen ließ, ohne sie zu stören, indem er sie in Kontakt mit Rydbergatomen brachte. Diese Atome reagieren sehr empfindlich auf Photonen, so dass sich die Umlaufbahnen der Elektronen geringfügig, aber messbar, änderten.

"Gibt es Quantensprünge?" Mit dieser Frage überschrieb der österreichische Physiker Erwin Schrödinger 1952 einen einflussreichen Fachaufsatz. Schrödinger (1887 – 1961) war einer der Väter der Quantenmechanik, der zufolge die möglichen Energiezustände eines physikalischen Systems nicht kontinuierlich verteilt, sondern gequantelt sind. Will das System seinen Energiezustand ändern, so muss es in einen anderen "springen". Außerdem kann es unter bestimmten Umständen in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren, und erst eine experimentelle Beobachtung führt dann dazu, dass es sich für einen davon entscheidet.

In zahlreichen Experimenten haben Physiker seit den 1930er Jahren gezeigt, dass die Quantenmechanik auf dieser Grundlage sehr exakte Vorhersagen macht und Phänomene erklären kann, die mit der von Newton begründeten klassischen Mechanik nicht vereinbar sind. Dennoch war es niemandem geglückt, Quantensystemen tatsächlich beim Springen zuzusehen. Dazu wäre es nötig gewesen, etwa einzelne Atome, die den Gesetzen der Quantenphysik unterliegen, einzufangen und genau zu beobachten. Und das, schrieb Schrödinger in besagtem Aufsatz, sei so unmöglich wie das Züchten eines Dinosauriers im Zoo. Die Nobelpreisträger für Physik 2012 wurden nun dafür geehrt, Schrödingers These widerlegt zu haben …

Dezember 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Dezember 2012

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