Die Physiker nutzten eine Neutronenanlage am Institut Laue-Langevin in Grenoble. In diesem
Zusätzlich zur anschließenden Messung des Partikels selbstNach der Wiedervereinigung ermöglicht die Anlage die Messung des Spins eines Neutrons. Die Forscher weisen darauf hin, dass sich ein Neutron, wenn es sich nur auf einer von zwei Bahnen bewegt, anschließend anhand seines Spins bestimmen kann, welche Bahn es genommen hat. Wissenschaftler messen den Spinwert vor der Trennung und nach der Verschmelzung der Teilwellen.
Mithilfe von Versuch und Irrtum ermitteln Physikerder Winkel, der erforderlich ist, um den Spin des überlagerten Zustands wieder in seine ursprüngliche Richtung zu drehen. Die Stärke dieser Rotation, so stellen die Wissenschaftler fest, zeigt, wie stark das Neutron auf jedem Weg vorhanden war. Wenn es nur der Bahn folgen würde, in der sich der Spin dreht, wäre ein voller Drehwinkel erforderlich, um es zurückzudrehen. Wenn es nur einen anderen Weg genommen hätte, wäre die Rückwärtsdrehung überhaupt nicht nötig gewesen.
Wissenschaftler stellen fest, dass, um das Optimum zu bestimmenDrehwinkel benötigt viele Neutronen, aber wenn er einmal feststeht, wird die daraus ermittelte Verteilung auf jedes einzelne detektierte Neutron angewendet. Beispielsweise wurde in einem Experiment, das mit einem speziellen asymmetrischen Strahlteiler durchgeführt wurde, gezeigt, dass Neutronen zu einem Drittel auf einem Weg und zu zwei Dritteln auf dem anderen Weg liegen.
Die Ergebnisse unserer Messungen bestätigen diesKlassische Quantentheorie. Das Neue ist, dass man nicht auf unbefriedigende statistische Argumente zurückgreifen muss: Unser Experiment zeigt bei der Messung eines Teilchens, dass es zwei Wege gleichzeitig gehen muss, und bestimmt eindeutig die entsprechenden Anteile.
Stefan Sponar, Co-Autor der Studie von der Universität Wien
Das Doppelspaltexperiment ist das bekannteste QuantenexperimentPhysik: Einzelne Teilchen werden in eine Wand mit zwei Löchern geschossen, hinter denen ein Detektor misst, wohin die Teilchen fallen. Der traditionelle Ansatz zur Durchführung von Experimenten basiert, wie die Forscher anmerken, auf vielen Wiederholungen und der statistischen Auswertung aller Ergebnisse.
„Im klassischen DoppelspaltexperimentEs entsteht ein Interferenzmuster. Die Teilchen bewegen sich als Welle gleichzeitig durch beide Löcher, wobei die beiden Wellen dann miteinander interferieren. An manchen Stellen verstärken sie sich gegenseitig, an anderen neutralisieren sie sich gegenseitig“, erklärt Sponar.
Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen hinter einem Doppelspalt zu messenVon diesem Interferenzmuster hängt ein ganz bestimmter Ort ab: Dort, wo die Quantenwelle verstärkt wird, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, das Teilchen zu messen. Wo sich die Quantenwelle aufhebt, ist die Wahrscheinlichkeit gering. Diese Verteilung von Wellen kann nicht gesehen werden, wenn man ein einzelnes Teilchen betrachtet. Erst bei vielen Wiederholungen des Experiments wird das Wellenmuster Punkt für Punkt und Teilchen für Teilchen immer besser erkennbar.
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