Neutronen hier, magnetisches Moment dort
Um diesen Effekt experimentell nachzuweisen, nutzen die Forscher die Neutronen-Interferometrie. Bei dieser wird ein Neutronenstrahl an einem Siliziumkristall in zwei kohärente Teilstrahlen getrennt. Diese laufen unterschiedliche Wege entlang und treffen dann wieder aufeinander. Treten dabei in einem der Strahlen Störungen auf, lässt sich dies am Interferenzmuster des zusammengeführten Strahls ablesen. Der Theorie nach müsste der Effekt einer Quanten-Cheshire-Katze auftreten, wenn die Strahlen durch bestimmte äußere Einflüsse vorher und nachher manipuliert werden. Dann trennen sich die Neutronen kurzzeitig von ihrem magnetischen Moment. Das Neutron wäre dann die Katze, das magnetische Moment ihr auf getrenntem Weg reisendes Grinsen, wie die Physiker erklären. Daher dürfte man dann in einem der beiden Teilstrahlen nur die Neutronen, im anderen aber nur das magnetsche Moment registrieren.
Tatsächlich zeigte sich im Experiment der erhoffte Effekt: Angelegte zusätzliche Magnetfelder zeigten nur in einem der beiden Strahlengänge Wirkung. Demnach war nur in diesem Teilstrahl ein magnetisches Moment präsent. Umgekehrt ließen sich nur im anderen Strahl Neutronen nachweisen, wie die Forscher berichten. Dieses System verhalte sich damit so, als wenn die Teilchen und ihr Merkmal voneinander getrennt wären – wie eine quantenphysikalische Cheshire-Katze. Wie die Forscher betonen, ist dieser Effekt dabei nicht spezifisch: Das Phänomen der Quanten-Cheshire-Katze sei auf jedes Quantenobjekt anwendbar. Entscheidend dafür ist nur, dass das System dabei durch schwache Messungen nur gerade so leicht gestört wird, dass diese scheinbare Trennung auftritt.
Nach Ansicht von Denkmayr und seiner Kollegen könnte sich die quantenphysikalische Variante der Cheshire-Katze durchaus als nützlich auch für praktische Anwendungen erweisen. So könnte man damit beispielsweise in der Merologie oder Quantentechnologie das störende magnetische Moment entfernen, wenn eine andere Eigenschaft des Teilchens hochpräzise und ohne Störungen gemessen werden soll.
