Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenmechanik wankt (doch) nicht - Jahrzehnte alte Grundregel der Physik erstmals experimentell bestätigt

23.07.2010
Treffen Wellen – egal ob Schall oder Licht – aufeinander, treten Überlagerungen auf, sogenannte Interferenzen. Quantenphysiker aus Österreich und Kanada konnten nun erstmals direkt im Experiment die Existenz von Interferenzen höherer Ordnung ausschließen. Sie bestätigen damit eine wichtige Grundannahme der Quantenmechanik: die Bornsche Regel. Darüber berichtet die Fachzeitschrift Science in ihrer aktuellen Ausgabe.

In der Quantenmechanik werden viele Aussagen in Wahrscheinlichkeiten getroffen. Der deutsche Physiker Max Born hatte 1926 postuliert, dass die Wahrscheinlichkeit ein Quantenobjekt zu einer bestimmten Zeit an einem Ort zu finden, gleich dem Quadrat seiner Wellenfunktion ist.

Daraus ergeben sich jene Interferenzmuster, die im bekannten Doppelspaltexperiment beobachtet werden können. Borns Regel zählt zu den Grundpfeilern der Quantenmechanik. Aus ihr folgt, dass Interferenzen jeweils aus Paaren von Möglichkeiten resultieren. Interferenzen höherer Ordnung werden damit aber ausgeschlossen. Den direkten experimentellen Nachweis für diese Annahme blieb die Physikergemeinde aber erstaunlicherweise bis heute schuldig.

Nun haben Wissenschaftler um Prof. Gregor Weihs von der Universität Innsbruck und der University of Waterloo mit einem Dreispaltexperiment eben diesen Beweis erbracht. „Die Existenz von Interferenzen höherer Ordnung hätte dramatische Folgen für die Theorie, es würde die Quantenmechanik in ihren Grundfesten erschüttern“, sagt Weihs. Anstoß für das Experiment gaben Überlegungen von Theoretikern, die mit Abweichungen von der Bornschen Regel Quantenmechanik und Relativitätstheorie miteinander versöhnen wollten, um so die alles erklärende Weltformel zu finden. „Unser Experiment macht diesen Bemühungen einmal mehr einen Strich durch die Rechnung“, betont Gregor Weihs.

Dreispaltexperiment
Gregor Weihs arbeitet mit seinem Team an neuen Lichtquellen für die Übertragung von Quanteninformation. Der Professor für Photonik an der Universität Innsbruck hat dafür eine Ein-Photonen-Quelle entwickelt, die auch als Grundlage für den Test der Bornschen Regel diente. Die Photonen werden dabei durch eine kleine Stahlmembran mit drei mikrometergroßen Spalten geschickt. Für die Messungen werden die Spalte nacheinander in immer anderen Kombinationen geschlossen. Aus den resultierenden Daten kann dann berechnet werden, ob die Bornsche Regel zutrifft. „Das Experiment ist im Grunde sehr einfach“, sagt Gregor Weihs, „und wir waren sehr erstaunt, dass das bisher noch niemand gemacht hat.“ Probleme bereiteten den Physikern allerdings Messfehler, die sie aber in über zweijähriger Kleinarbeit beheben konnten. „Mit unseren Messungen können wir bis zu einer gewissen Grenze ausschließen, dass es Interferenzen höherer Ordnung gibt“, freut sich Experimentalphysiker Weihs. Nun will er in Innsbruck mit einem verbesserten Experiment die Nachweisgrenze noch deutlich nach unten drücken.
Meister der Lichtteilchen
Durchgeführt wurde das aktuelle Experiment am Institute for Quantum Computing der University of Waterloo in Kanada. Dort hatte Prof. Gregor Weihs vor seiner Berufung an die Universität Innsbruck gewirkt. Seit 2008 baut er eine eigene Forschungsgruppe am Innsbrucker Institut für Experimentalphysik auf, die inzwischen aus zwölf Mitarbeitern besteht. Die international besetzte Gruppe beschäftigt sich mit der Konstruktion von Quellen für einzelne Photonen und verschränkte Photonenpaare auf der Basis von Halbleiternanostrukturen. Das Fernziel der Forscherinnen und Forscher ist es, quantenoptische Experimente und Funktionen auf Halbleiterchips zu integrieren.
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at/exphys/photonik/ - Forschungsgruppe Photonik (Gregor Weihs)
http://www.uibk.ac.at - Universität Innsbruck
http://www.iqc.ca - Institute for Quantum Computing, University of Waterloo

Dr. Christian Flatz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie