Kolumne

4. Oktober 2022

Erklärung, welche Probleme Wissenschaftler, Entwickler und Forscher haben, wenn diese versuchen mit der Wirtschaft zu kooperieren … Wäre sicher eine tolle Kolumne geworden – ABER Anton Zeilinger wird den Nobelpreis für Physik erhalten.

 

Aus dem Tagebuch des Forschungskoordinators

4. Oktober 2022

Erklärung, welche Probleme Wissenschaftler, Entwickler und Forscher haben, wenn diese versuchen mit der Wirtschaft zu kooperieren … Wäre sicher eine tolle Kolumne geworden – ABER Anton Zeilinger wird den Nobelpreis für Physik erhalten. Aufrichtige Freude für Toni – wir kennen uns schon einige Jahre und ich durfte hin und wieder in seiner Arbeitsgruppe aushelfen. Er hat es verdient. Seine Forschung wurde schon vor Jahren international beachtet – aufgrund seiner Erkenntnisse mussten ganze Kapitel aus Standardlehrbüchern umgeschrieben werden. Der Nobelpreis ist dann die Anerkennung, die auch für die Bevölkerung sichtbar wird.

Was genau hat er geleistet?

Normalerweise ist man Experimentalphysiker und misst neue Effekte im Labor oder man ist Theoretiker und fasst Messergebnisse in mathematische Formeln zusammen. Zur Theorie wird es dann, wenn diese Formeln auch neue Effekte vorhersagen. Normalerweise muss man sich entscheiden: Theorie ODER Experiment. Nicht so bei Zeilinger. Mit den beiden Physikern Horne und Greenberger formulierte er das GHZ-Theorem (benannt nach den drei Physikern). Dabei geht es um einen alten Streit: Gibt es unbekannte physikalische Parameter, welche ein quantenmechanisches Experiment beeinflussen? Oftmals spielt der Zufall in der Quantenmechanik einen großen Einfluss und erst wenn man das gleiche Experiment mehrmals wiederholt, erscheint das gemittelte Ergebnis. Gibt es in der Quantenmechanik nun einen echten Zufall oder gibt es im Hintergrund verborgene Parameter, die wir nur noch nicht kennen? Mit dem GHZ-Theorem konnte gezeigt werden, dass es für eine große Klasse an Problemen in der Quantenmechanik sicher keine verborgene Parameter gibt. Eine tolle Leistung, aber (leider „nur“) eine Theorie. So setzte Anton Zeilinger alles daran, diese Theorie auch experimentell zu beweisen.

Ein Teil Physikgeschichte

Tatsächlich gelang ihm dies auch. Dafür arbeitete er mit Lichtteilchen. Jede Lampe produziert in einer Sekunde zig Milliarden Lichtteilchen. Er verwendete aber ganz spezielle Lichtteilchen aus einem Laser. Diese haben alle exakt die gleiche Energie und Phase. Sie unterscheiden sich nur in der Polarisationsrichtung. Nun stellt man gleichzeitig zwei dieser Lichtteilchen her und lässt diese in entgegengesetzte Richtungen fliegen. Welche Polarisationsrichtung haben jeweils die beiden Photonen? Solange man nicht hinschaut – also keine Messung durchführt –, kann man dies nicht sagen. Beide Möglichkeiten (horizontal und vertikal polarisiert) sind für beide Teilchen gleichzeitig vorhanden. Erst wenn eines der Teilchen auf einen Detektor fällt, entscheidet sich das Teilchen spontan für einen der beiden möglichen Zustände. Das andere Teilchen nimmt daraufhin den entgegengesetzten Zustand an und zwar instantan, also sofort, unmittelbar. Das ist diese mysteriöse spukhafte Fernwirkung! Mit diesem Effekt konnte dann das GHZ-Theorem bewiesen werden und Anton Zeilinger ging in die Geschichte der Physik ein. Das löst aber nicht unsere Probleme im Burgenland.