Beim Phänomen der Quantenüberlagerung ist der Quantenzustand eines Teilchens unbestimmt und es kann mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen. Erst eine Messung lässt die Überlagerung kollabieren und legt den Zustand des Teilchens fest. Diese Superposition bildet die Grundlage für Quantencomputer und viele weitere quantenphysikalische Anwendungen. Sie wurde schon bei Atomen, Ionen, Molekülen und sogar Metallklümpchen aus tausenden Atomen nachgewiesen.
Doch warum funktioniert diese Überlagerung nicht auch bei „normalen“ Objekten? „Warum das Quantenverhalten, das Atome und Elementarteilchen bestimmt, in unserer makroskopischen Alltagswelt verschwindet, ist eine der grundlegendsten Fragen der modernen Physik“, erklärt Seniorautorin Catalina Curceanu vom italienischen Nationalinstitut für Kernforschung.
Das Gedankenexperiment von Schrödingers Katze: Das Tier sitzt mit radioaktivem Material und Gift in einer Box. Ereignet sich ein Kernzerfall, stirbt sie. Doch solange man nicht nachschaut, ist ihr Zustand unbestimmt – sie ist tot und lebendig zugleich. — © Dana Kulbayeva/ iStock
Ist die Raumzeit schuld?
Eine mögliche Ursache postulierte der ungarische Physiker Frigyes Károlyházy in den 1960er Jahren: Er vermutete, dass die Gravitation die Überlagerung in der makroskopischen Welt zum Kollaps bringt. Konkret nahm er an, dass die von Albert Einstein definierte Raumzeit im kleinsten Maßstab „schwammig“ ist und winzige Fluktuationen aufweist. Diese „erodieren“ die Kohärenz der Quantenüberlagerung vor allem bei größeren Objekten und führen zu einem Kollaps der Kohärenz.
Allerdings: Ob es diese Fluktuationen der Raumzeit wirklich gibt, ist unbekannt, denn sie lassen sich nicht direkt nachweisen. Aber es könnte indirekte Hinweise auf diesen Effekt geben – und nach diesen haben die Physiker um Curceanu nun gesucht. Der Theorie nach müssten geladene Teilchen auf diese Fluktuationen reagieren, sich bewegen und dabei eine extrem schwache elektromagnetische Strahlung freisetzen. Diese ist jedoch schwach, dass sie unter normalen Bedingungen im Hintergrundrauschen untergeht.
