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 – Spermakrise: Mysteriöser Samenschwund

Könnte die Menschheit aussterben, weil Männer immer weniger funktionstüchtige Samenzellen haben? Unsere Titelgeschichte »Mysteriöser Samenschwund« informiert über die »Spermakrise«. Zahlreiche Studien deuten auf einen Rückgang der Spermienzahlen hin. Wie ernst ist die Lage wirklich?

Spektrum - Die Woche – Warum der Microsoft-Durchbruch keiner ist

Microsoft verkündet einen Durchbruch in der Quantenforschung mit einem topologischen Qubit. Doch die Fachwelt ist skeptisch. Erfahre mehr über die Hintergründe und weitere spannende wissenschaftliche Themen in der aktuellen Ausgabe von »Spektrum - Die Woche«.

Spektrum Kompakt – Paradox und Dilemma - Ausweglose Situationen in der Mathematik

Das Lösen von Paradoxa hat die Mathematik vorangebracht. Allerdings verstecken sich die Widersprüche auch im Alltag; zum Beispiel in den berühmten Fragen, wieso man so lange auf den Fahrstuhl warten muss, warum die Bahn immer zu spät kommt und wie lang die Grenze zwischen zwei Ländern wirklich ist.

  • 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, 2014

Sinha, U. et al.: Ruling out multi-order interference in quantum mechanics. Science 329, 2010

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!

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