Subtiles Vibrieren: Die Quantenfluktuation wirkt nicht nur im Nanomaßstab, sondern bewegt selbst kilogrammschwere Objekte, wie Physiker jetzt erstmals nachgewiesen haben. Demnach verschieben die winzigen „Kicks“ aus dem Quantenreich den 40 Kilogramm schweren Spiegel des LIGO-Gravitationswellen-Detektors um 10 hoch minus 20 Meter – das entspricht 100 Milliardsteln des Wasserstoff-Atomdurchmessers.
Nach der Quantentheorie ist nichts wirklich leer – auch das Vakuum des Weltalls nicht. Denn Fluktuationen auf der Quantenebene führen dazu, dass dort immer wieder virtuelle Teilchen entstehen. Diese Paare aus Teilchen und Antiteilchen tauchen auf, nur um sich Sekundenbruchteile später wieder auszulöschen. Diese Quantenfluktuationen können das Verhalten von Atomen und auch Antimaterie-Atomen beeinflussen und gelten als mögliche Ursache für die geheimnisvolle Dunkle Energie.
Wie aber ist das mit uns und anderen makroskopischen Objekten? Der Theorie nach müssten selbst unsere Atome und Moleküle den Effekt dieses Quantenrauschens spüren. „Auch wir werden in jeder Nanosekunde unserer Existenz von solchen Quantenfluktuationen umhergeschubst“, erklärt Nergis Mavalvala vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). „Aber das von unserer thermischen Energie verursachte Zittern überdeckt diese Quantenfluktuationen so stark, dass sie nicht messbar sind.“
„Gequetschtes“ Quantenrauschen im LIGO-Detektor
Doch genau diese Messung ist nun Mavalvala und ihrem Team gelungen. Die Physiker nutzten dafür ein System, das die Messung von Gravitationswellen in den LIGO-Detektoren verfeinert. Die Mess-Laserstrahlen dieser Interferometer laufen in vier Kilometer langen Vakuumröhren und sind dort Quantenfluktuationen in Form spontan auftauchender Photonen ausgesetzt. Die „Quantenpresse“ aus einem photonischen Kristall und mehreren Spiegeln schafft jedoch Abhilfe.
