Physiker entdecken überraschendes, quantenähnliches Verhalten in winzigen hüpfenden Tropfen
Forscher haben herausgefunden, dass winzige Öltropfen Verhalten zeigen, das dem von quantenphysikalischen Systemen ähnelt und die klassische Physik herausfordert.
Hydrodynamisches Pilot-Wellen-Experiment
In einem faszinierenden Experiment beobachteten Forscher, dass winzige Öltropfen, die in zwei benachbarten Kanälen in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter hinabrannen, Verhalten zeigten, das einem berühmten quantenphysikalischen Gedankenexperiment ähnelte.
Dieses hydrodynamische Pilot-Wellen-Experiment, durchgeführt vom Fluidodynamiker John Bush und Physiker Valeri Frumkin am MIT, zeigte Merkmale, die normalerweise mit quantenphysikalischen Systemen in Zusammenhang gebracht werden und zuvor für die klassische Physik als nicht erklärbar galten.
Indem sie den Elitzur-Vaidman-Bombentest nachahmten - ein Beispiel für messungsfreie Wechselwirkung - konnten die Forscher Informationen über den Quantenzustand eines Objekts mithilfe der sanften Berührung einer Welle eines anderen Objekts gewinnen, ohne die empfindliche Natur beider Objekte zu stören.
Quanten-Bombentest-Experiment
Bei dem Bombentest-Experiment wird ein Photon in zwei Zustände (eine Überlagerung) aufgespalten, die zwei Kanäle entlang laufen. Die Hälfte der Zeit enthält einer der Kanäle eine 'Bombe', die die Überlagerung durch das Absorbieren eines Photons und die Zerstörung ihres eigenen quantenphysikalischen Zustandes zerstören kann.
Interessanterweise kann selbst wenn das Photon den anderen Kanal nimmt und nicht auf eine Bombe trifft, seine Rekombination zu einem Ganzen Informationen darüber liefern, ob die Bombe vorhanden war, ohne die Bombe jemals explodieren zu lassen.
Dieses Verhalten, das normalerweise mit quantenphysikalischen Systemen in Verbindung gebracht wird, steht nicht im Einklang mit der klassischen Physik. Die Forscher fanden jedoch ähnliche Ergebnisse in ihrem Experiment mit Öltropfen, was auf eine Verbindung zwischen klassischem und quantenähnlichem Verhalten hinweist.
Brücke zwischen klassischer Physik und quantenmechanischer Welt
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eine Brücke zwischen der festen, soliden Welt der klassischen Physik und der unsicheren quantenmechanischen Welt auf. Indem sie Photonen durch Öltropfen und Flüssigkeitswellen durch Überlagerungswahrscheinlichkeiten ersetzten, konnten die Forscher klassisches und quantenähnliches Verhalten in einem einzigen Experiment beobachten.
Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Pilot-Wellen-Theorie, einer Interpretation quantenphysikalischer Experimente, bei der wechselwirkende Wellen die Eigenschaften eines Objekts steuern.
Insgesamt trägt diese Forschung dazu bei, unser Verständnis davon zu verbessern, wie quantenphysikalisches Verhalten, wie der Zusammenbruch von Möglichkeiten in diskrete Zustände, mithilfe der klassischen Physik erklärt werden kann.
