Das unvorhersehbare Verhalten von Partikeln auf einer quantenphysikalischen Ebene stellt Forscher vor große Herausforderungen. Der österreichische Physiker Erwin Schrödinger wählte eine nicht ganz tierfreundliche Metapher, um dieses Phänomen zu verdeutlichen: Die berühmte Schrödingers Katze, die nur eine 50-prozentige Überlebenschance hatte.
Das gefährliche Dilemma in der Box
Dieses bekannte Gedankenexperiment funktioniert folgendermaßen: Eine Katze befindet sich in einer verschlossenen Box. Neben der Katze gibt es ein radioaktives Präparat, einen Detektor zur Messung der Strahlung beim radioaktiven Zerfall und eine tödliche Dosis Gift. Wenn der Detektor ein einziges radioaktives Präparat entdeckt, wird das Gift freigesetzt und Schrödingers Katze stirbt.
Solange die Box geschlossen ist, ist unklar, ob die Katze tot oder lebendig ist. Sie existiert gleichzeitig in beiden Zuständen, bis die Box geöffnet wird und Klarheit schafft. Diese Metapher soll das Konzept der Quantenüberlagerung verdeutlichen, bei dem ein Teilchen verschiedene Energiezustände gleichzeitig einnehmen kann.
Forscher versuchen, die Katze zu retten
Die Lösung liegt darin, den Quantensprung vorherzusehen und zu manipulieren. Laut Sciencealert ist es Wissenschaftlern der Yale-Universität gelungen, diese Veränderung vorhersehbar zu machen. Mit Hilfe künstlicher Atome, auch Qubits genannt, konnten sie den energetischen Zustand indirekt beobachten.
Die Beobachtung erfolgte über die Bestrahlung des Qubits in einem dreidimensionalen Aluminiumgehäuse mit Hilfe von drei Mikrowellengeneratoren. Die Mikrowellenstrahlung verändert den Energiezustand des Qubits, während zusätzliche Strahlung die Box überwacht. Wenn das Qubit in seinem Grundzustand ist, erzeugt die Strahlung Energiepartikel, die verschwinden, sobald das Qubit kurz vor einem Sprung steht.
Eher ein Übergang als ein Sprung
Darüber hinaus erkannten die Forscher, dass es sich bei dem sogenannten Quantensprung in der “Katzenbox” eher um einen Übergang als um einen abrupten Sprung handelt. Dadurch kann auch eine Energieveränderung identifiziert und manipuliert werden. Auf diese Weise kann der Quantensprung durch einen Energieimpuls verhindert werden und Schrödingers Katze stirbt nicht an dem freigesetzten Gift.
Fazit: Quantensprung bleibt langfristig unberechenbar
Während sich das Atom bereits in der Übergangsphase befindet, kann es mithilfe des Experiments der Forscher erkannt und die Übergangsphase verhindert werden. Die Methode ist jedoch nicht vollständig vorhersagbar, da eine Energieveränderung nur während des Prozesses erkannt werden kann und nicht vorhersehbar ist.
Die Physiker vergleichen den Quantensprung mit einem Vulkanausbruch: Langfristig kann kein Ausbruch vorhergesagt werden. Mit den bisherigen Erkenntnissen können jedoch die bisher unkontrollierbaren Sprünge erkannt und verhindert werden. Dies würde definitiv ausreichen, um Schrödingers Katze vor dem Tod zu retten.
Erwin Schrödingers Theorie bietet eine solide Grundlage für viele Physiker, löst jedoch unter Wissenschaftlern heftige Diskussionen aus. Könnte die Dunkle Materie nur eine Illusion sein? Es besteht die Möglichkeit, dass sich ein Fehler in der Gravitationstheorie eingeschlichen hat.
