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Montag, 23. Dezember 2019

Atome können gleichzeitig an verschiedenen Orten sein

Kann ein Elfmeterschuss ins Tor und gleichzeitig ins Aus gehen? Für sehr kleine Objekte (Quanten) scheint dies möglich zu sein: Sie können sich zur gleichen Zeit auf verschiedenen Bahnen bewegen. Das besagt die Theorie der Quantenmechanik.

In der Welt der großen Dinge scheinen jedoch andere Regeln zu gelten: Der Fußball fliegt stets in eine definierte Richtung. Doch stimmt das überhaupt? Physiker der Universität Bonn haben nun einen Versuchsansatz publiziert, mit dem sich diese These vielleicht widerlegen lässt. In einem ersten Schritt konnten sie bereits beweisen, dass so etwas großes wie Caesiumatome tatsächlich an verschiedenen Orten zugleich sein können.

Bild oben: Grafische Verdeutlichung des neuen Verfahrens zur Bestimmung der Atomposition: Mal angenommen, vor Ihnen stehen zwei Kisten (a). Sie wissen, dass sich in einer der Kisten eine Katze befindet. In welcher, wissen Sie nicht. Sie heben also versuchsweise den Deckel der rechten Kiste an (b): die Kiste ist leer. Sie wissen nun, dass sich die Katze in der linken Kiste befinden muss - und zwar ohne dass Sie dort nachsehen mussten. Anderenfalls - falls Sie also per Zufall den Deckel mit der Katze angehoben und damit das Tier gestört haben (c) - wird die Messung einfach verworfen. In einer makrorealistischen Welt (also in der für uns direkt erfahrbaren Welt der "großen Dinge") wäre dieses Messverfahren absolut störungsfrei; es hätte keinen Einfluss auf den Ausgang des Experiments. In der Quantenwelt würde aber schon ein Negativnachweis wie in Abbildung (b) den Überlagerungszustand zerstören und die Ergebnisse des Experiments ändern. Genau diesen Effekt beobachteten die Wissenschaftler. Die makrorealistische Theorie kann also – zumindest bei kleinen Objekten wie Caesium-Atomen - nicht zutreffen. | Copyright: Andrea Alberti / 

Vor mehr als 100 Jahren begründeten die Physiker Werner Heisenberg, Max Born und Erwin Schrödinger ein neues Gebiet der Physik: Die Quantenmechanik. Jedes Objekt der Quantenwelt bewegt sich – so die Theorie – nicht auf einer fest definierten Bahn. Stattdessen folgt es allen möglichen Bahnen; es befindet sich also zugleich an verschiedenen Orten. Physiker sprechen von einer Überlagerung unterschiedlicher Pfade. ... 

Mittwoch, 30. September 2015

Quantenphysik: Forscher wollen erstmals einen Organismus in zwei Zustände (= Superposition) gleichzeitig versetzen.

Bakterie wird in den quantenphysikalischen Zustand der Superposition versetzt.
Es bahnt sich eine Revolution und ein Paradigmenwechsel im Bereich der Quantenphysik an. Hintergrund: Als Superposition bezeichnet man einen von der Quantentheorie vorhergesagten Zustand eines Teilchen, in dem dieses an zwei unterschiedlichen Orten bzw. in zwei unterschiedlichen Zuständen zugleich existiert und sein endgültiger Zustand sich erst durch eine Messung bzw. Beobachtung (durch das sog. Beobachter/Bewusstsein) entscheidet. Der Abschluss einer Messung ist erst dann gegeben, wenn ein beobachtendes Bewusstsein die Messung vorgenommen und wahrgenommen hat. 


Symbolbild: Bakterium © Fotolia
Nachdem Forscher bereits 2013 eine mikroskopisch kleine Membran in den Zustand der Superposition versetzt haben, planen sie jetzt erstmals auch einen lebenden Organismus in gleichzeitig zwei Existenz-Zustände zu versetzen.

Wie die Forscher um Tongcang Li von der Purdue University und Zhang-Qi Yin vom Centre for Quantum Information an der Tsinghua University in Peking vorab schon auf „ArXiv.org“  berichten, basiert ihr geplantes Experiment auf der erfolgreichen Versetzung einer mikroskopisch kleinen Membran aus Aluminium, die Wissenschaftler schon 2013 erfolgreich in den Zustand der Superposition versetzt hatten (siehe den Bericht dazu). ...