Erstaunliches Experiment: Atome befanden sich zeitgleich an zwei Orten

Auf der Quantenebene entzieht sich die Realität immer stärker unseren Erfahrungen. Das zeigt sich auch an einem aktuellen Experiment, bei dem Forscher zwei Atome beobachten konnten, die sich gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten befanden.

Verschränkung in Bewegung

Wissenschaftlern der Australian National University (ANU) ist ein bedeutender Durchbruch in der Quantenphysik gelungen: Erstmals konnten sie nachweisen, dass Atome nicht nur verschränkt sein können, sondern sich dabei auch gleichzeitig in Bewegung befinden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Das Team um den Physiker Sean Hodgman beobachtete dieses ungewöhnliche Verhalten bei Heliumatomen. Dabei zeigte sich, dass einzelne Teilchen gleichzeitig an zwei Orten existieren können, was ein zentrales, aber schwer greifbares Prinzip der Quantenmechanik darstellt. "Es ist für uns immer noch schwer vorstellbar, dass das Universum tatsächlich so funktioniert", erklärte Hodgman. Zwar sei das Phänomen theoretisch seit Langem bekannt, doch seine experimentelle Bestätigung bleibe erstaunlich.


Im Unterschied zu früheren Experimenten mit Lichtteilchen, also Photonen, arbeiteten die Forschenden diesmal mit massereichen Heliumatomen. Diese lassen sich kühlen, festhalten und sogar unter Einfluss der Schwerkraft manipulieren. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, quantenmechanische Effekte unter realistischeren Bedingungen zu untersuchen.

Anspruchsvolles Experiment

Der Erstautor der Studie, der Doktorand Yogesh Sridhar Arthreya, betonte die Schwierigkeit des Experiments. Zahlreiche Versuche in der Vergangenheit seien daran gescheitert, vergleichbare Effekte eindeutig nachzuweisen. "Experimentell ist es extrem anspruchsvoll", so Arthreya. Umso bedeutender sei der jetzige Erfolg.

Die Beobachtung verschränkter Atome in Bewegung könnte weitreichende Folgen für die Grundlagenforschung haben. Insbesondere liefert sie neue Ansätze, um eine der größten offenen Fragen der Physik zu untersuchen: Wie lassen sich die Gesetze der Quantenmechanik mit der Gravitation und der Allgemeinen Relativitätstheorie in Einklang bringen?

Die aktuellen Ergebnisse bestätigen Vorhersagen, die bereits vor über 100 Jahren formuliert wurden. Demnach kann Materie tatsächlich gleichzeitig an mehreren Orten existieren und mit sich selbst wechselwirken. Ob diese Erkenntnisse langfristig den Weg zu einer umfassenden "Theorie von allem" ebnen, bleibt offen. Doch der jüngste Fortschritt zeigt, dass die Forschung diesem Ziel einen kleinen, aber wichtigen Schritt näher gekommen ist.


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