Neutronen auf rätselhaften Quantenreisen: Experimente an der TU Wien hinterfragen klassische Physik

BerlinWissenschaftler der TU Wien führten Experimente mit Neutronen durch, um die "Leggett-Garg-Ungleichung" zu testen. Dieses Konzept untersucht, ob sich Quantenobjekte nach den Gesetzen der klassischen Physik verhalten oder nicht. Die Ergebnisse bringen unser Verständnis der Quantenmechanik ins Wanken.

Wichtige Punkte der Leggett-Garg-Ungleichung

• Die Leggett-Garg-Ungleichung prüft die makroskopische Realismus-Theorie.
• Sie untersucht Korrelationen zwischen Messungen zu verschiedenen Zeiten.
• Wenn die klassische Physik gilt, sollten diese Korrelationen schwach sein.
• Wenn die Quantenphysik gilt, werden die Korrelationen stark sein.

1985 entwickelten die Wissenschaftler Anthony James Leggett und Anupam Garg einen Test, um herauszufinden, ob größere Objekte ebenfalls quantenphysikalische Verhaltensweisen zeigen können. In der Quantenphysik können Teilchen in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren, was die klassische Vorstellung, dass Objekte feste Eigenschaften und Orte haben, in Frage stellt.

An der TU Wien führten Wissenschaftler Experimente mit Neutronenstrahlen durch. Dabei nutzten sie Neutroneninterferometer, um den Strahl in zwei getrennte Bahnen aufzuteilen, die nur wenige Zentimeter auseinanderliegen. Gemäß der Quantenphysik durchläuft jedes Neutron beide Bahnen gleichzeitig. Das Experiment zeigte, dass die Leggett-Garg-Ungleichung verletzt wurde, was darauf hindeutet, dass Neutronen sich auf eine Weise verhalten, die die klassische Physik nicht erklären kann.

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Die Forscher der TU Wien entdeckten, dass selbst große Objekte Quantenverhalten zeigen können. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in den Physical Review Letters. Mit einem Neutroneninterferometer testeten sie ihre Theorie. Dieses Gerät teilt und kombiniert einen Neutronenstrahl, um dessen Weg zu messen.

Es ist faszinierend, Quanteneffekte im größeren Maßstab zu beobachten, da sie unser gewohntes Weltverständnis in Frage stellen. Wenn Partikel gleichzeitig in zwei Zuständen existieren können, was bedeutet das dann für alltägliche Objekte? Es bringt einen dazu, über die Möglichkeit von Quanteneffekten in Dingen nachzudenken, die wir als fest und sicher wahrnehmen.

Das Experiment zeigt, dass wir unser Verständnis der Realität ändern müssen. Die klassische Physik kann nicht alles erklären. Für das Verständnis des Verhaltens von Neutronen in diesen Tests ist die Quantenmechanik entscheidend. Diese grundlegenden Studien könnten in der Zukunft zu neuen Technologien führen, möglicherweise sogar zu Quantencomputern für den alltäglichen Gebrauch.

Diese Studie belegt, dass die Welt gemäß der Quantenmechanik funktioniert. Traditionelle Physik kann die Ergebnisse nicht erklären. Quantenphysik hingegen erklärt erfolgreich das Verhalten von Teilchen. Diese Untersuchung zeigt, warum die Quantenmechanik für die moderne Physik von großer Bedeutung ist.