Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Quantenphysik: Das Ende des lokalen Realismus

Die Welt der Quantenmechanik passt oft nicht zu unserem Alltagsverständnis. Neue Experimente belegen erstmals ohne mögliche Schlupflöcher: Die seltsamen Effekte gibt es wirklich.
Experiment Lichtteilchen

Die Vorhersagen der Quantenmechanik widersprechen den klassischen Naturgesetzen. Doch zunächst einmal ist sie nur eine Theorie. Wissenschaftler untersuchen seit Jahrzehnten, ob sich die Realität tatsächlich so seltsam verhält, wie einige der Gleichungen vorgeben.

Ein Team um Bas Hensen von der Technischen Universität Delft hat diese Frage jetzt eindeutig bejaht und bei seinem Experiment erstmals alle möglichen alternativen Erklärungen ausgeschlossen. Die Forscher haben eine Ungleichung untersucht, die der nordirische Physiker John Bell (1928 – 1990) bereits 1964 veröffentlichte. Sie zeigt mathematisch die Unvereinbarkeit der Quantenmechanik mit den anschaulichen klassischen Naturgesetzen. Ein zentraler Begriff dabei ist der "lokale Realismus". Bells Argumentation zufolge lässt sich eine Theorie anhand von zwei Konzepten einordnen. Einerseits kann sie "realistisch" sein: Ein Experiment enthüllt nur Eigenschaften der Welt, die zuvor schon existiert haben. Das trifft in der Quantenmechanik nicht zu, da zunächst nur die Wahrscheinlichkeit berechnet werden kann, mit der ein Ereignis eintritt, und sich das System erst bei der Messung auf einen Wert festlegt.

Als zweites Prinzip beschreibt die "Lokalität", wann Veränderungen an einem Ort einen anderen beeinflussen können. Laut Einsteins Relativitätstheorie breitet sich Information nie schneller als das Licht aus. Zwei Dinge können nur dann kausal wechselwirken, wenn genügend Zeit ist, zwischen ihnen ein Signal auszutauschen. Doch in der Quantenphysik kann sich auch bei weit voneinander entfernten Teilchen die Messung des einen unmittelbar auf das andere auswirken – die Theorie ist nicht lokal. ...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen grundlegende Dinge, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum - Die Woche – Neue Reben für den Weinbau

Von Klimawandel und Krankheiten bedroht, muss der Weinbau an die neuen Bedingungen angepasst werden. Die Genschere soll den Wein der Zukunft retten. Außerdem beobachtet »Die Woche«, wie Künstlerinnen und Künstler die Welt wahrnehmen und wie sich soziale Unsicherheiten durch Social Media verstärken.

Spektrum der Wissenschaft – Quantencomputer

Supraleitende Schaltkreise, neutrale Atome oder Ionenfallen – es gibt viele verschiedene Ansätze, Qubits zu realisieren. Welche Technologie am Ende im Quantencomputer stecken wird, ist noch offen. Wir geben einen Überblick über die sechs aktuellen Favoriten. Außerdem im Heft: In Island planen Wissenschaftler, im Bereich der Krafla zu einem Reservoir mit flüssigem Gestein vorzudringen. So wollen sie erstmals Magma direkt erforschen – und geothermische Energie erschließen. Wir stellen außerdem die ersten überraschenden Ergebnisse von Gesteinsproben des Asteroiden Bennu vor, die aus zu den Anfängen des Sonnensystems stammen. Die ältesten Höhlenmalereien finden sich auf Indonesien. Fachleute suchen nach den Ursachen, warum diese seit Ihrer Entdeckung plötzlich verfallen.

  • Infos

Hensen, B. et al.:Loophole-Free Bell Inequality Violation Using Electron Spins Separated by 1.3 Kilometres. In: Nature 526, S. 682 – 686, 2015

Shalm, L. K. et al.:A Strong Loophole-Free Test of Local Realism. In: arXiv, 2015

Wiseman, H.Quantum Physics: Death by Experiment for local Realism. In: Nature 526, S. 649 – 650, 29. Oktober 2015

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.