In einem bahnbrechenden Experiment haben Forscher die Zeit präzise gemessen, die ein Photon innerhalb einer Quantenbarriere verbringt, ein Phänomen, das als Quantentunneln bekannt ist. Diese Entdeckung, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, stellt eine zentrale Voraussage der Bohmschen Interpretation der Quantenmechanik in Frage.
Bohms Interpretation, vorgeschlagen 1952, besagt, dass Teilchen definierte Bahnen haben, die von einer "Pilotwelle" geführt werden. Gemäß dieser Theorie sollte ein Teilchen, das in eine unendliche Barriere eintritt, unbegrenzt lange dort verweilen. Das aktuelle Experiment zeigt jedoch, dass Photonen die Barriere mit messbarer Geschwindigkeit durchqueren, was darauf hindeutet, dass die Verweilzeit nicht unendlich ist.
Das Experiment umfasste Photonen, die zwischen Spiegeln mit einer fluoreszierenden Flüssigkeit eingeschlossen waren, wodurch sie sich wie Teilchen mit Masse verhielten. Die Forscher konstruierten eine Struktur mit parallelen Kanälen und einer "Rampe", um Photonen mit unterschiedlichen Energien zu erzeugen. Entscheidend war eine Barriere, die für das Photon unendlich groß erschien. Nach dem Durchqueren der Barriere verschoben sich die Photonen seitlich, was die Messung ihrer Verweilzeit ermöglichte.
Diese Studie liefert empirische Daten für eine Debatte, die zuvor auf die Theorie beschränkt war, und eröffnet eine neue Phase in der Erforschung des Quantentunnelns. Die Quantenmechanik hat sich bei der Vorhersage subatomarer Phänomene als bemerkenswert erfolgreich erwiesen, aber ihre Interpretation ist weiterhin ein Feld philosophischer Debatten und ungelöster Paradoxien. Diese Arbeit liefert eine zuverlässige Messung, die Ideen mit Messungen verbindet und eine neue Phase in der Erforschung des Quantentunnelns einleitet.
Dieser Fortschritt ist von entscheidender Bedeutung, da er die direkte Beobachtung zuvor abstrakter Phänomene ermöglicht und der Quantenphysik eine greifbarere und überprüfbare Dimension verleiht. Die Ergebnisse könnten auch für die Entwicklung neuer Technologien, etwa im Bereich der Quantencomputer, von Bedeutung sein.