Doppelspalt-Experimente mit verschränkten Teilchen
Es lassen sich leicht[1] 2 Lichtteilchen (Photonen) in verschränkten Quantenzuständen herstellen, d. h. durch eine Messung an einem Teilchen lässt sich etwas über das andere aussagen, ohne es zu stören. Damit lassen sich Doppelspalt-
- Je nachdem, wie das verschränkte Teilchen gemessen wird, zeigt sich das Muster aus hellen und dunklen Stellen (Interferenz) oder nicht ("bedingter Quantenradierer").
- Selbst wenn das erste Teilchen längst absorbiert wurde, kann man mittels des zweiten noch entscheiden, ob man das Muster sehen will oder nicht ("verzögerter Quantenradierer").
Wenn man versucht, die Quantentheorie anschaulich zu interpretieren, dann kommt man angesichts dieser Ergebnisse in Schwierigkeiten:
- Woher weiß das erste Teilchen, ob es sich wie eine Welle oder Teilchen verhalten soll, wenn das nur davon abhängt, was mit dem zweiten passiert?
- Wie kann "rückwirkend" das Teilchen zu einer Welle gemacht werden?
Lösung
Die ersten Teilchen produzieren, für sich allein betrachtet, nie ein Wellenmuster! Dieses kann man nur rekonstruieren, wenn man gewisse Beobachtungen, die man anhand von Messungen des zweiten Teilchens bestimmt, ausfiltert. Siehe Grafik in der englischen Wikipedia. Auf diese Weise entgeht die Quantentheorie dem Widerspruch, dass wir ein Wellenmuster sehen können, wenn wir später das zweite Teilchen auf bestimmte Weise messen (nämlich so, dass wir nicht sagen können, durch welchen Spalt das erste gegangen ist) – was wir dann vielleicht gar nicht tun ...
In der quantentheoretisch korrekten Betrachtung kann man durch Messung eines Teilchens das verschränkte Gegenstück nicht verändern. Alles, was sich ändert, sind Wahrscheinlichkeiten. Es kommt auch nicht darauf an, welches Teilchen zuerst gemessen wird.[2]
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Quellen
| [1] | Hendrik van Hees: Quantenradierer (PDF), S. 8 – "verschränkte Photonenpaare ... können heutzutage im Labor standardmäßig erzeugt werden." |
| [2] | Bram Gaasbeek: Demystifying the Delayed Choice Experiments (PDF), S. 3 |