Ein winziges Metallklümpchen hat gerade einen Trick vollführt, der der alltäglichen Logik widerspricht: Es existierte gleichzeitig an zwei Orten.
Physiker der Universität Wien in Österreich haben den Rekord für das größte Objekt gebrochen, das jemals in eine Quantenüberlagerung versetzt wurde. Das Objekt war ein Nanopartikel aus tausenden Natriumatomen, etwa 8 Nanometer breit. Es verhielt sich, als wäre es gleichzeitig an mehreren Orten, ein Markenzeichen der Quantenmechanik, das normalerweise Elektronen, Atomen und kleinen Molekülen vorbehalten ist.
Ein Metallstück, das sich wie eine Welle verhält
Das Experiment, veröffentlicht in Nature, wurde von Markus Arndt und Stefan Gerlich geleitet. Das Team erzeugte ultrakalte Natriumcluster mit zwischen 5.000 und 10.000 Atomen. Jeder Cluster hatte eine Masse von über 170.000 atomaren Masseneinheiten, was sie schwerer macht als die meisten Proteine. Die Forscher schossen diese Teilchen dann durch drei Beugungsgitter aus ultravioletten Laserstrahlen.
Der erste Laserstrahl fixierte die Position jedes Clusters mit einer Genauigkeit von etwa 10 Nanometern. Dann versetzte er das Teilchen in eine Quantenüberlagerung, was bedeutete, dass es gleichzeitig mehrere Wege durch die Apparatur nehmen konnte. Das Ergebnis war ein messbares Interferenzmuster, das untrügliche Zeichen dafür, dass sich das Metallklümpchen wie eine Welle verhielt, nicht wie ein festes Objekt.
Warum das für die Grenze zwischen Quanten und Klassik wichtig ist
Im Alltag folgen Steine, Murmeln und Staub der klassischen Physik. Sie bleiben an einem Ort und bewegen sich auf vorhersagbaren Bahnen. Aber das Wiener Team zeigte, dass selbst ein relativ großes Metallstück noch den bizarren Regeln der Quantenwelt gehorcht. Hauptautor Sebastian Pedalino, ein Doktorand, sagte, das Ergebnis beweise, dass die Quantenmechanik auf dieser Skala gilt und keine alternativen Modelle erforderlich sind.
Die Entdeckung rückt die Quantenmerkwürdigkeit näher an die makroskopische Welt. Sie deutet darauf hin, dass die Grenze zwischen Quanten- und klassischem Verhalten möglicherweise nicht so scharf ist wie einst gedacht. Fürs Erste bleibt das Metallklümpchen das schwerste Objekt, das jemals gleichzeitig an zwei Orten existierte, ein Rekord, der unsere Intuition darüber herausfordert, was möglich ist.
