Erstmals ist es gelungen, die Gesetze der Quantenmechanik an einem makroskopischen Objekt zu zeigen. Wobei makroskopisch relativ ist: Es handelte sich um ein 0.03 mm langes Metallblatt - immerhin millionenmal grösser als ein Atom. Dennoch hat die Quantenmechanik damit einen Quantensprung hingelegt. Bisher konnten ihre Gesetze nämlich nur an Objekten, die maximal ein paar Atome massen nachgewiesen werden. Unserem Hirn konnte das nur recht sein, es konnte sich nämlich sagen: Ok, in der Welt der Quanten sind ganz verrückte Dinge möglich, aber das ist eben eine andere Welt, die Welt der Winzigkleinen. Nun, diese Ausrede zählt nicht mehr.
Stellen Sie sich vor, eine Schaukel schwinge vor und zurück während sie gleichzeitig stehen bleibt. Das klingt absurd? Und doch ist ein derartiges Verhalten für Quantenobjekte völlig normal. So kann ein Elektron problemlos gleichzeitig durch zwei verschiedene Löcher fliegen. Erst wenn wir es dabei beobachten, zwingen wir es, eines der beiden auszuwählen. (Habe ich nicht gewarnt, das Hirn werde hier ein wenig zerquetscht?) Die Rolle des unbeteiligten Beobachters gibt es in der Quantenmechanik nicht.
Genau das, was wir im Beispiel mit der Schaukel als absurd empfinden, wurde mit dem eingangs erwähnten winzigen Metallblatt erreicht: Es schwang hin und her und blieb gleichzeitig vollkommen ruhig.
Dazu mussten die Forscher erst einige Schwierigkeiten überwinden. Die grösste davon war es, das Metallblatt überhaupt erst mal ruhig zu stellen. (In der Fachsprache würde man sagen: es in seinen energetischen Grundzustand zu versetzen. Das ist der energieärmste Zustand, den ein Objekt erreichen kann.) Das ist gar nicht so einfach und bedingt Temperaturen nahe beim absoluten Nullpunkt von -273.15°C.
Dann verbanden die Forscher das Metallblatt mit einer Anlage, die sie selbst als "Quantentrommel" bezeichnen. Und jetzt kommts: Mit dieser "Quantentrommel" war es möglich, das Metallblatt gleichzeitig anzustossen sowie nicht anzustossen. Danach vibrierte es, und vibrierte nicht - zur gleichen Zeit. Damit ist es gelungen, erstmals ein typisch quantenmechanisches Verhalten an einem Objekt, das von Auge sichtbar ist, nachzuweisen.
Der Autor räumt ein, dass dieses Verhalten nur in dem Moment möglich ist, da das Metallblatt komplett von seiner Umgebung isoliert ist. Es verlässt dadurch quasi unser Universum und bildet seine eigene kleine Welt in einer Blase. Darin kann es sich auf seine eigene Art und Weise verhalten. Sobald aber die Blase platzt und es wieder in unser Universum eintritt, ist es damit vorbei; es muss sich dann sozusagen entscheiden, ob es jetzt vibrieren will oder nicht. Das lässt mein Hirn etwas aufatmen: Quantengesetze gelten eben doch nur in ihrer eigenen Welt.
Quellen (alles in Englisch):
- O'Connell, A. D. et al. Nature 464, 697-703 - abstract
- Artikel in nature news
- Nature Pocast 18 March 2010: Listen now | Download mp3 | Text (html)
Keine Kommentare:
Kommentar veröffentlichen