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SINNES­WAHRNEHMUNG: Menschen sehen einzelne Photonen

Ein einziges Photon reicht offenbar aus, um eine visuelle Wahrnehmung beim Menschen auszulösen; das haben Wissenschaftler um Alipasha Vaziri von der Universität Wien nachgewiesen. Allerdings untersuchte das Team lediglich drei Probanden, die zudem alle männlich waren. Zu Beginn des Experiments gewöhnten die Versuchsteilnehmer ihre Augen zunächst 40 Minuten lang an völlige Dunkelheit. Dann schauten sie in eine Apparatur, mit der es möglich ist, einzelne Lichtquanten (Photonen) zu erzeugen.

Auf Knopfdruck des Versuchsleiters ertönten nun kurz hintereinander zwei Signale. Entweder eines oder keines davon ging mit der Aussendung eines Photons einher, wobei die Probanden nicht wussten, was jeweils zutraf. Sie mussten aber in jedem Fall angeben, ob sie Licht gesehen hatten, und wenn ja, bei welchem Signal. Außerdem sollten sie auf einer Skala von eins bis drei beziffern, wie sicher sie sich in ihrem Urteil fühlten.

Bei insgesamt mehr als 2400 Durchläufen ergab die statistische Auswertung der Antworten, dass die Probanden mit ihren Einschätzungen häufiger richtig­lagen, als bei Zufallstreffern durch bloßes Raten zu erwarten wäre. Außerdem waren sie bei zutreffenden Beobachtungen tendenziell sicherer in ihrem Urteil.

Die Trefferquote bei dem Experiment ist freilich von vornherein begrenzt, denn nur etwa jedes zehnte Photon erreicht überhaupt die lichtempfindlichen Stäbchenzellen in der Netzhaut der Teilnehmer. Die übrigen Lichtquanten werden auf dem Weg dorthin absorbiert oder gestreut, beispielsweise im Glaskörper des Auges.

Eine weitere Fehlerquelle liegt in dem Umstand begründet, dass Sinneszellen mitunter spontan feuern – das heißt auch bei völligem Fehlen äußerer Reize. Ein einzelnes Photon zu bemerken, sei daher kein normales Seherlebnis, sondern eher ein vages Gefühl an der Grenze zur Einbildung, schildert Vaziri.

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  • Quelle

Tinsley, J. N. et al.: Direct Detection of a Single Photon by Humans. In: Nat. Commun. 7, 2016