Das Schwerefeld der Erde kann quantenmechanische Experimente stören, indem es Superpositionen zusammenbrechen lässt. Zu diesem Schluss kommen Physiker um Igor Pikovski von der Universität Wien.

Die Superposition ist eine besonders unanschauliche Konsequenz aus den Gesetzen der Quantenphysik. Sie besagt, dass sich ein Teilchen gleichzeitig in verschiedenen Zuständen befinden kann, etwa indem es sich zur selben Zeit an verschiedenen Orten aufhält. Diese Überlagerung geht verloren, wenn das Teilchen mit seiner Umgebung wechselwirkt. Es "entscheidet" sich dann für einen Zustand, was Physiker als Dekohärenz bezeichnen.

Pikovski und seine Kollegen schreiben, dass laut allgemeiner Relativitätstheorie bereits im Schwerefeld der Erde Effekte auftreten, die zur Dekohärenz führen können. Sie meinen damit insbesondere die Zeitdilatation – die Verlangsamung von Uhren im Schwerefeld, die sich mit Präzisionsinstrumenten in verschiedenen Höhen über der Erdoberfläche sogar messen lässt. Befinde sich ein Teilchen in Superposition, so die Physiker, und sei einer der beteiligten Zustände etwas "höher" lokalisiert als die anderen, verlaufe für ihn die Zeit anders. Das könne bereits dazu führen, dass die Überlagerung zusammenbricht. Vorstellbar sei das etwa bei einem Molekül, das sich in einer Superposition verschiedener Schwingungszustände befindet.

Daher könnten quantenmechanische Experimente selbst in einem perfekt isolierten Versuchsaufbau misslingen, schreiben die Forscher – einfach, weil das System auf dem Erdboden steht. Konkret rechnen Pikovski und sein Team nach, dass das bei Quantenobjekten ab einer Größe von einigen Mikrometern bedeutsam werden könnte. Diese Dimensionen sind allerdings weit entfernt von jenen, mit denen Wissenschaftler heute im Labor arbeiten, so dass sich der Effekt real noch nicht bemerkbar macht.