Quantengesetze auch für Atome: Physiker haben quantenmechanische Überlagerungszustände an Caesium-Atomen experimentell nachgewiesen. Die Atome befinden sich in einem solchen Zustand an mehreren Orten gleichzeitig. Ob dieses Phänomen der Quantenwelt nur für Elementarteilchen oder auch für größere Objekte gelten, war bislang ungeklärt – mit ihrem Ergebnis kommen die Physiker der Antwort jedoch einen großen Schritt näher, wie sie im Fachjournal „Physical Review X“ schreiben.
Die Theorien der Quantenmechanik ermöglichen manche bizarr erscheinende Dinge: Sehr kleine Objekte wie zum Beispiel Elektronen oder Photonen können demnach an mehreren Orten gleichzeitig sein. Physiker sprechen von einer Überlagerung unterschiedlicher Pfade: Anstatt einer fest definierten Bahn zu folgen, fliegt das Teilchen gleichzeitig auf allen möglichen Bahnen.
Dies ist oft schwer nachvollziehbar: Auf die für uns sichtbare Welt übertragen hieße das beispielsweise, ein Fußball könnte gleichzeitig im Tor und im Aus landen. Unsere alltäglichen Beobachtungen sagen uns, dass das nicht der Fall ist. Gleichzeitig bestätigen aber zahlreiche physikalische Experimente die Gesetze der Quantenmechanik auf atomarer Ebene. Wie passt das zusammen?
Beobachtung stört das Messergebnis
„Es gibt dafür zwei unterschiedliche Erklärungsansätze“, erläutert Andrea Alberti von der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität. Nach der Standardquantenmechanik seien Überlagerungszustände prinzipiell auch für beliebig große Gegenstände möglich, also auch für Fußbälle. Diese Zustände sind jedoch sehr instabil: „Jeder Versuch, den Ort eines Quantenobjekts zu bestimmen, zerstört die Überlagerung,“ so der Physiker weiter. Allein dadurch, dass wir den Ball mit den Augen verfolgen, „entscheidet“ er sich demnach für eine Flugbahn.