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Quantenphysik: Das Ende des lokalen Realismus

Die Welt der Quantenmechanik passt oft nicht zu unserem Alltagsverständnis. Neue Experimente belegen erstmals ohne mögliche Schlupflöcher: Die seltsamen Effekte gibt es wirklich.
Experiment Lichtteilchen

Die Vorhersagen der Quantenmechanik widersprechen den klassischen Naturgesetzen. Doch zunächst einmal ist sie nur eine Theorie. Wissenschaftler untersuchen seit Jahrzehnten, ob sich die Realität tatsächlich so seltsam verhält, wie einige der Gleichungen vorgeben.

Ein Team um Bas Hensen von der Technischen Universität Delft hat diese Frage jetzt eindeutig bejaht und bei seinem Experiment erstmals alle möglichen alternativen Erklärungen ausgeschlossen. Die Forscher haben eine Ungleichung untersucht, die der nordirische Physiker John Bell (1928 – 1990) bereits 1964 veröffentlichte. Sie zeigt mathematisch die Unvereinbarkeit der Quantenmechanik mit den anschaulichen klassischen Naturgesetzen. Ein zentraler Begriff dabei ist der "lokale Realismus". Bells Argumentation zufolge lässt sich eine Theorie anhand von zwei Konzepten einordnen. Einerseits kann sie "realistisch" sein: Ein Experiment enthüllt nur Eigenschaften der Welt, die zuvor schon existiert haben. Das trifft in der Quantenmechanik nicht zu, da zunächst nur die Wahrscheinlichkeit berechnet werden kann, mit der ein Ereignis eintritt, und sich das System erst bei der Messung auf einen Wert festlegt.

Als zweites Prinzip beschreibt die "Lokalität", wann Veränderungen an einem Ort einen anderen beeinflussen können. Laut Einsteins Relativitätstheorie breitet sich Information nie schneller als das Licht aus. Zwei Dinge können nur dann kausal wechselwirken, wenn genügend Zeit ist, zwischen ihnen ein Signal auszutauschen. Doch in der Quantenphysik kann sich auch bei weit voneinander entfernten Teilchen die Messung des einen unmittelbar auf das andere auswirken – die Theorie ist nicht lokal. ...

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  • Infos

Hensen, B. et al.: Loophole-Free Bell Inequality Violation Using Electron Spins Separated by 1.3 Kilometres. In: Nature 526, S. 682 – 686, 2015

Shalm, L. K. et al.: A Strong Loophole-Free Test of Local Realism. In: arXiv, 2015

Wiseman, H. Quantum Physics: Death by Experiment for local Realism. In: Nature 526, S. 649 – 650, 29. Oktober 2015