Wiener Physiker erzielen neuen Rekord in Quanten-Superposition mit Natrium-Atomclustern

Ein Forscherteam der Universität Wien hat in einem wegweisenden Experiment die bisher größte Quanten-Superposition eines massiven Objekts realisiert. Die Ergebnisse der Untersuchung, die eine Vergrößerung des von Erwin Schrödinger 1935 konzipierten Gedankenexperiments darstellt, wurden am 21. Januar 2026 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Schrödingers Konzept veranschaulichte die Quanten-Superposition anhand einer Katze in einem versiegelten Behälter, die theoretisch gleichzeitig lebendig und tot ist, solange keine Beobachtung erfolgt.

In der aktuellen Arbeit demonstrierten die Wissenschaftler, dass einzelne Aggregate von etwa 7.000 Natrium-Metallatomen, die eine Ausdehnung von ungefähr 8 Nanometern aufwiesen, das Verhalten zeigten, sich an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig zu befinden. Diese atomaren Cluster agierten in der Versuchsreihe wie Wellen, die sich in einer Überlagerung unterschiedlicher Bahnen ausbreiteten und durch Interferenz ein messbares Muster erzeugten. Die Forscher, zu denen Stefan Gerlich von der Universität Wien zählt, erreichten einen Makroskopizitätswert von $\mu = 15,5$. Dieser Wert, der die Masse des Objekts mit der Dauer des Quantenzustands kombiniert, übertrifft den bisherigen Rekord um das Zehnfache.

Die untersuchten Nanopartikel weisen eine Masse von über 170.000 atomaren Masseneinheiten auf und erreichen damit die Größenordnung moderner Transistorstrukturen. Der vorherige Rekord stammte aus dem Jahr 2023 und wurde vom Eidgenössischen Polytechnikum Zürich mit einem 16-Mikrogramm-Oszillationskristall aufgestellt. Obwohl die Quantentheorie keine Obergrenze für die Superposition postuliert, verhindern Dekohärenzprozesse im Alltag die Beobachtung makroskopischer Objekte in solchen Zuständen. Die Erreichung des $\mu$-Wertes von 15,5 schließt alternative makroskopische Realismen, welche Erweiterungen der Schrödinger-Gleichung vorschlagen, mit der bisher strengsten Grenze aus.

Die für diesen Zustand benötigte Zeit betrug lediglich etwa 0,01 Sekunden. Stefan Gerlich merkte an, dass eine weitere Skalierung des Experiments erhebliche Herausforderungen mit sich bringt, da massivere Teilchen kürzere Wellenlängen besitzen, was die Unterscheidung zwischen quantenmechanischen und klassischen Vorhersagen erschwert. Das Team, dem auch Markus Arndt und Klaus Hornberger von der Universität Duisburg-Essen angehörten, plant nun, die Experimente auf biologisches Material auszudehnen. Die Demonstration der Wellennatur bei diesen massiven Natrium-Clustern bestätigt die Gültigkeit der Quantenmechanik auch auf dieser Größenskala und liefert einen fundamentalen Beitrag zur Erforschung der Grenze zwischen der Quanten- und der klassischen Welt.