Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Welt als Quantenobjekt? Ein neuer Beweis

11.06.2010
Forscher des CEA Iramis [1] haben einen neuen Beweis für den Quantencharakter der Erde geliefert.

Zum ersten Mal konnten sie beobachten, dass mehrere aufeinander folgende Messungen eines makroskopischen Objekts (in diesem Fall eine supraleitende [2] elektrische Schaltung) eine mathematische Eigenschaft widerlegen können, die allen Systemen eigen ist, die sich nach den Gesetzen der klassischen Physik verhalten - die "Zeitabhängige Bellsche Ungleichung". Die Ergebnisse wurden am 1. Juni in der Fachzeitschrift "Nature Physics" veröffentlicht.

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts herrscht unter Physikern eine Debatte über das Konzept des Realismus der Erde [3]. Existieren die Objekteigenschaften schon bevor sie gemessen werden, oder werden sie durch eine Überlagerung verschiedener Zustände definiert? Kann sich beispielsweise ein Gegenstand an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig befunden haben, bevor er beobachtet wurde?

Um diese Diskussion zu formalisieren, stellte der Physiker John Bell im Jahr 1964 Ungleichungen auf, unter der Annahme, dass die Welt von der "klassischen" Physik regiert wird. Bereits in den achtziger Jahren wurden diese Ungleichungen experimentell vom Team um Alain Aspect widerlegt: die Untersuchung zweier korrelierter Photonen [4], die über eine große Entfernung voneinander getrennt sind, ließ auf den Quantencharakter der Erde schließen - zwei Objekte können so sehr ineinander "verschachtelt" sein, dass es keinen Sinn mehr ergeben würde, von dem jeweiligen Zustand des einzelnen Objekts zu reden, auch wenn sie sehr weit voneinander entfernt sind.

1985 schlug der Physiker Anthony Leggett eine vergleichbare Ungleichung vor. Er baut sie jedoch nicht auf zwei räumlich getrennten Objekten auf, sondern auf einem einzigen, das zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen wird - daraus ergab sich der Name "Zeitabhängige Bellsche Ungleichung". Diese Ungleichung, die bis heute noch nie experimentell widerlegt werden konnte, wurde nun zum ersten Mal von einem Team des CEA überprüft und entkräftet.

Die Besonderheit des angewendeten Verfahrens liegt darin, dass das untersuchte System kein natürliches Quantenobjekt (z.B. ein Photon, ein Elektron oder ein Atom), sondern eine aus Josephson-Kontakten [5] und Kondensatoren bestehende makroskopische elektrische Schaltung ist. Durch Messung dieser Schaltung ist es den Physikern gelungen, die Zeitabhängige Bellsche Ungleichung zu widerlegen, indem sie ihr Quantenverhalten verdeutlichten: solange sie nicht gemessen wird, hat sie keinen klar definierten elektrischen Zustand, und sie kann nicht gemessen werden, ohne dass ihr zeitliches Verhalten verändert wird.

[1] CEA: Behörde für Atomenergie und alternative Energien. Iramis: Institut für Materie und Strahlung

[2] Supraleiter: Werkstoff, der den Strom ohne Widerstand leitet und somit kaum einen Energieverlust durch Wärmeerzeugung aufweist.

[3] Realismus: Eigenschaft der Erde, wonach die Eigenschaften eines Objekts unabhängig von ihrer Beobachtung existieren. Die Quantenmechanik wiederum beschreibt die Welt als nicht realistisch und nur wahrscheinlich.

[4] Korreliertes Photonenpaar: zwei Lichtteilchen, die gleichzeitig durch dieselbe Quelle erzeugt werden und entgegengesetzte Polarisationen aufweisen.

[5] Josephson-Kontakt: besteht aus zwei schwach gekoppelten supraleitenden Elektroden, die durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennt sind.

Referenz: "Experimental violation of a Bell’s inequality in time with weak measurement", Agustin Palacios- Laloy, François Mallet, François Nguyen, Patrice Bertet, Denis Vion, Daniel Estève and Alexander Korotkov

Nature Physics, 01.06.2010 http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys1641.html

Quelle: "Une nouvelle preuve du caractère quantique du monde", Pressemitteilung des CEA - 01.06.2010 http://www.cea.fr/le_cea/actualites/caractere_quantique_du_monde-34609

Redakteur: Sebastian Ritter, sebastian.ritter@diplomatie.gouv.fr

Wissenschaft-Frankreich (Nummer 185 vom 09.06.2010) Französische Botschaften in Deutschland und Österreich

| Wissenschaft-Frankreich
Weitere Informationen:
http://www.wissenschaft-frankreich.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Weltweit erste Herstellung des Materials Aluminiumscandiumnitrid per MOCVD
22.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF

nachricht Hohlraum vermittelt starke Wechselwirkung zwischen Licht und Materie
22.10.2019 | Universität Basel

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: Hohlraum vermittelt starke Wechselwirkung zwischen Licht und Materie

Forschern ist es gelungen, mithilfe eines mikroskopischen Hohlraumes eine effiziente quantenmechanische Licht-Materie-Schnittstelle zu schaffen. Darin wird ein einzelnes Photon bis zu zehn Mal von einem künstlichen Atom ausgesandt und wieder absorbiert. Das eröffnet neue Perspektiven für die Quantentechnologie, berichten Physiker der Universität Basel und der Ruhr-Universität Bochum in der Zeitschrift «Nature».

Die Quantenphysik beschreibt Photonen als Lichtteilchen. Will man ein einzelnes Photon mit einem einzelnen Atom interagieren lassen, stellt dies aufgrund der...

Im Focus: A cavity leads to a strong interaction between light and matter

Researchers have succeeded in creating an efficient quantum-mechanical light-matter interface using a microscopic cavity. Within this cavity, a single photon is emitted and absorbed up to 10 times by an artificial atom. This opens up new prospects for quantum technology, report physicists at the University of Basel and Ruhr-University Bochum in the journal Nature.

Quantum physics describes photons as light particles. Achieving an interaction between a single photon and a single atom is a huge challenge due to the tiny...

Im Focus: Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

Hauptgruppenatome kommen oft in kleinen Clustern vor, die neutral, negativ oder positiv geladen sein können. Das bekannteste neutrale sogenannte Tetraedercluster ist der weiße Phosphor (P4), aber darüber hinaus sind weitere Tetraeder als Substanz isolierbar. Es handelt sich um Moleküle aus vier Atomen, deren räumliche Anordnung einem Tetraeder aus gleichseitigen Dreiecken entspricht. Bisher waren neben mindestens sechs neutralen Versionen wie As4 oder AsP3 eine Vielzahl von negativ geladenen Tetraedern wie In2Sb22– bekannt, jedoch keine kationischen, also positiv geladenen Varianten.

Ein Team um Prof. Dr. Ingo Krossing vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Freiburg ist es gelungen, diese positiv geladenen...

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

13. Aachener Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung – »Collaborate to Innovate: Making the Net Work«

22.10.2019 | Veranstaltungen

Serienfertigung von XXL-Produkten: Expertentreffen in Hannover

22.10.2019 | Veranstaltungen

Digitales-Krankenhaus – wo bleibt der Mensch?

21.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

13. Aachener Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung – »Collaborate to Innovate: Making the Net Work«

22.10.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Studenten entwickeln einen Koffer, der automatisch auf Schritt und Tritt folgt

22.10.2019 | Innovative Produkte

Chemikern der Universität Münster gelingt Herstellung neuartiger Lewis-Supersäuren auf Phosphor-Basis

22.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics