Einstein lag falsch: MIT-Forscher lösen 100-jährigen Quantenstreit durch präziseres Doppelspaltexperiment

In einer beeindruckenden neuen Demonstration der Quantenmechanik hat ein Team von Physikern des MIT eine seit fast einem Jahrhundert andauernde Debatte zwischen Albert Einstein und Niels Bohr beigelegt. Die Ergebnisse zeigen, dass Einstein sich geirrt hat.

Das Team führte eine idealisierte Version des berühmten Doppelspaltexperiments durch und bestätigte damit, dass Licht eine duale Natur als Teilchen und Welle besitzt, seine beiden Eigenschaften jedoch niemals gleichzeitig beobachtet werden können.

Das Experiment bezieht sich auf ein Gedankenexperiment aus dem Jahr 1927, in dem Einstein argumentierte, dass es möglich sei, festzustellen, durch welche der beiden Spalten ein Photon als Teilchen passiert, während gleichzeitig sein wellenartiges Interferenzmuster beobachtet wird. Niels Bohr nutzte als Antwort darauf das quantenmechanische Unschärfeprinzip, um zu erklären, dass dies unmöglich sei.

Das Team um Professor Wolfgang Ketterle vom MIT verlagerte diese historische Debatte ins Labor. Anstelle eines Bildschirms mit physischen Spalten nutzten sie Laserstrahlen, um über 10.000 supergekühlte Atome in einem perfekten Gitter anzuordnen. Dabei fungierte jedes Atom als ein einziger, isolierter Spalt. Durch das Streuen schwacher Lichtstrahlen durch die Atome konnten sie das Zusammenspiel der Teilchen- und Welleneigenschaften des Lichts präzise messen.

Die in den „Physical Review Letters” veröffentlichten Ergebnisse bestätigten Bohrs Position eindeutig. Die Forschenden fanden heraus, dass das wellenartige Interferenzmuster umso schwächer wurde, je mehr Informationen sie über den teilchenartigen Weg eines Photons sammelten.

Einstein und Bohr hätten nie für möglich gehalten, dass man ein solches Experiment mit einzelnen Atomen und Photonen durchführen kann. Was wir hier gemacht haben, ist ein idealisiertes Gedankenexperiment.

- Wolfgang Ketterle, Professor für Physik am MIT

Diese Entdeckung kommt zur rechten Zeit: Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie (IYQ) erklärt, um den 100. Jahrestag der Aufstellung dieser Theorie zu feiern.