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Von Katzen und Quanten

Der Physiknobelpreisträger Sir Anthony J. Leggett hält einen Vortrag für das Vienna Center for Quantum Science and Technology.

Sir Anthony J. Leggett

Sir Anthony J. Leggett

Sir Anthony J. Leggett

Sir Anthony J. Leggett

Im Vorjahr wurde von der Universität Wien, der TU Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften das „Vienna Center of Quantum Science and Technology" (VCQ) gegründet. Nun wird von diesem hochkarätigen Wiener Quanten-Netzwerk eine ganz besondere Vortragsreihe ins Leben gerufen: Für die „Erwin Schrödinger Distinguished Lecture Series“ sollen einige der angesehensten Persönlichkeiten der Quantenphysik nach Wien geholt werden. Eröffnet wird diese Veranstaltungsreihe mit einem Vortrag von Sir Anthony J. Legget, Physiknobelpreisträger des Jahres 2003.
Legett gilt als einer der weltweit führenden Experten auf dem Gebiet der Tieftemperaturphysik und Superfluidität. In seinem Vortrag wird er sich einem der wohl meistdiskutierten Gedankenexperimente der Physik widmen: Schrödingers Katze – und ihren Artgenossen aus dem Physiklabor.

Erwin Schrödinger Distinguished Lecture Series, inauguration lecture
 Sir Anthony J. Leggett, University of Illinois at Urbana-Champaign (USA)
“Schroedinger's Cat and her laboratory cousins".

Vienna Center for Quantum Science and Technology
Freitag, 18. März 2011, 17:30
Großer Festsaal, Universität Wien


Die Quantenphysik legt sich nicht fest

Es gibt ganz wesentliche Unterschiede zwischen der klassischen Physik, die wir aus dem Alltagsleben gewohnt sind, und der Quantenphysik, die den Mikrokosmos der Elementarteilchen, Atome und Moleküle beschreibt. Einer davon ist die Eindeutigkeit von Zuständen: In unserer klassischen Welt haben Objekte zu jedem Zeitpunkt einen eindeutig festgelegten Aufenthaltsort und eine eindeutige Geschwindigkeit, sie bewegen sich auf eindeutigen Bahnen. Eine Kaffeetasse kann zerbrochen oder ganz sein, ein Kreisel kann sich links- oder rechtsherum drehen – doch immer ist der Zustand eindeutig und klar definiert. In der Quantenphysik ist das anders: Quantenobjekte können Überlagerungszustände einnehmen. Ein Lichtteilchen kann sich an verschiedenen Orten gleichzeitig befinden, ein Atom kann sich gleichzeitig links- und rechtsherum drehen, ein Molekül kann gleichzeitig sowohl ganz als auch zerbrochen sein. Das bedeutet nicht bloß, dass uns der Zustand des Teilchens nicht genau bekannt ist – er ist tatsächlich in der Natur nicht eindeutig festgelegt. Man könnte sagen, das Teilchen „weiß“ selbst nicht, in welchem Zustand es sich befindet.

Tot und lebendig
Angesichts dieser erstaunlichen Tatsache stellte sich Erwin Schrödinger, der österreichische Pionier der Quantenphysik, die Frage: Können auch große Objekte unserer Alltagserfahrung in so einen Überlagerungszustand gebracht werden? Angenommen ein radioaktives Atom löst, wenn es zerfällt, einen Mechanismus aus, der Gift freisetzt und die Katze, die danebensitzt tötet. Wenn das Atom in einem Überlagerungszustand aus „ganz“ und „zerfallen“ sein kann – ist dann auch die arme Katze in einem Überlagerungszustand, in dem sie gleichzeitig tot und lebendig ist?
Natürlich wird niemand solche Experimente mit Katzen durchführen – aber tatsächlich ist es in den letzten Jahrzehnten gelungen, Quanten-Überlagerungen bei Objekten herzustellen, die viel größer sind als einzelne Atome. Die Grenze zwischen klassischen Gegenständen und Quantenobjekten ist nicht scharf gezogen – und der Graubereich, der diese Welten ineinander überführt, ist ein faszinierendes Forschungsgebiet.