Rund 10.000 Galaxien sind auf diesem Bild der Hubble-Mission zu sehen. Das umfangreichste Porträt des sichtbaren Universums zeigt auch die ersten Galaxien, die kurz nach dem Urknall entstanden sind. Foto. NASA/ESA/S. Beckwith(STScI) and The HUDF Team.
Rossendorfer Forscher wollen spinnefeinde Kerne fangen und verschränken
Dresden, 23. Oktober 2018. Physikprofessor Ralf Schützhold vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) will mit Kollegen aus Hamburg und Freiburg im Labor den Urknall nachstellen, mit dem unser Universum von etwa 13,8 Milliarden Jahren wahrscheinlich entstand. Sie möchten damit herausfinden, wie alles begann, und wie sich die Quantenphysik für Telefonate einspannen lässt, bei denen der „Große Bruder“ 100pro nicht mithören kann. Ein entsprechendes Experimentier-Konzept haben die Wissenschaftler nun in der Fachzeitschrift „Physical Review A“ zur Diskussion gestellt.
Kernschnipsen mit Magneten
Schützholds Plan in groben Zügen: Er will zwei Magnesium-Atomkerne in einer Elektronenfalle fangen. Weil positiv geladen, sind sich beide Kerne spinnefeind. Nur wenn der Experimentator sie mit einem weiteren Magneten festhält, bleiben sie trotz ihrer Abneigung nahe beieinander. Lässt er sie aber los, schnipsen die gefangenen Magnesium-Ionen auseinander. Meistens werden sie in genau entgegengesetzten Richtungen auseinander sprinten.
Prof. Ralf Schützhold leitet seit 2018 die Gruppe „Theoretische Physik“ am HZDR Foto: Rainer Weisflog/HZDR
Kleine Fluktuationen sind das Salz im Universum
Aber eben nur meistens: Die Welt ist erfahrungsgemäß nicht ideal, sondern lebt von ständigen kleinen Regelverstößen. Ohne diese kleinen Unregelmäßigkeiten hätten sich zum Beispiel nach dem Urknall keine Teilchen zu Planeten, Sonnen und Galaxien verklumpen können. Anders gesagt. Ohne solche Fluktationen im Weltgeschehen gebe es uns gar nicht.
Jeder Abhörversuch führt zum Zusammenbruch
Und das heißt bei unseren auseinanderdriftenden Magnesiumkernen: Wenn man das Experiment lange genug wiederholt, wird man eben solch einen „Gesetzesbrecher“ ertappen, der ein klein wenig von der idealen Bahn abweicht. Der Knaller dabei, den die Experimentatoren erwarten: Egal, wie weit beide Kerne voneinander entfernt sind: Macht Kern 1 einen Hüpfer, wird auch Kern 2 gleichzeitig hüpfen. Der Quantenphysiker sagt dazu: Beide Teilchen sind verschränkt. Und in diesem Zustand ist es so, als ob sie augenblicklich miteinander kommunizieren. Und jeder, der sich in dieses Gespräch hineinhacken wollte, würden diese „spukhafte Fernwirkung“, wie Albert Einstein sie skeptisch nannte, zerstören. Anders gesagt: Belauschen ist hier unmöglich. Das könnte praktisch sein, wenn die NSA oder Cyberkriminelle gerade mal wieder zu neugierig sind.
Autor: hw
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