Über kleine Teilchen und kleine Physiker:innen
Über kleine Teilchen und alles was mit der Quantenphysik zutun hat.
Silvester naht und damit die unkontrollierte Detonation gefährlicher Sprengstoffe. Aber sie leuchten bunt und knallen laut, deshalb ist uns das für diese eine Nacht im Jahr egal. Wie aber kommen die Farben ins Feuerwerk? Tatsächlich versteckt sich auch in etwas so Alltäglichem, Riesigem wie einem Feuerwerk Quantenphysik.
Wie jedes Jahr habe ich wieder gespannt die Nobelpreisverleihung verfolgt! Vermutlich hattet ihr in der Zwischenzeit bereits die Zeit, euch die Preistragenden und ihre Themen anzusehen. Trotzdem möchte ich einen Überblick geben, worum es ging, warum es wichtig ist und was dieses Jahr so besonders an den Preisen war. Außerdem werfen wir auch einen Blick auf einen Preis, fast noch schöner als sein Vorbild: den Ig-Nobelpreis der Physik.
Christopher Nolans „Oppenheimer“ hat Physik wieder sexy gemacht. Für mich war der Film ein absolutes Highlight, weil viele große Physiker des 20. Jahrhunderts und der Quantenmechanik Gastauftritte hatten – Gold für ein Fangirl wie mich! Ich war mit meinen Physik-Freund:innen im Kino und wir haben im Anschluss darüber diskutiert, wen wir alles erkannt haben. Es gab im Film aber auch einige Details, die vielleicht nicht allen aufgefallen sind oder hinter denen mehr steckt, als auf den ersten Blick scheint. Deshalb teile ich heute mit euch zehn Dinge, die ihr in Oppenheimer vielleicht verpasst habt.
Quanten sind empfindliche Tierchen. Ganz unter dem Einfluss des Peer pressures verhalten sie sich komplett anders, wenn jemand zuschaut. Quantenmechanische Messungen verhalten sich komplett anders, als klassische, also die, die wir aus dem Alltag kennen. Darum soll es heute gehen: Die Tücken und Feinheiten der quantenmechanischen Messung – und warum sie so faszinierend sind!
Ich habe neulich das Buch „The Circle“ von Dave Eggers gelesen. Es geht um eine Facebook-Twitter-ige Internetfirma namens „The Circle“, die vollständige Transparenz und Vernetzung schaffen will – Privatsphäre bleibt dabei leider auf der Strecke. „Würdest du sagen, dass du dich anders verhältst, wenn du weißt, dass du beobachtest wirst?“ Das Zitat stammt von einem der Circle-Bosse, mit dem er seine allgegenwärtige Überwachung begründen will. Ich bin mir sicher, dass wir alle diese Frage bejahen würden. Unter Beobachtung benehmen wir uns anders, als wenn wir allein sind. Heißt das also, dass die reine Beobachtung unser Verhalten beeinflusst?
Es mag euch überraschen: Quantentechnologie ist mehr als nur Quantencomputing. Ich rege mich gern darüber auf, dass Quantentechnologie häufig mit Quantencomputern gleichgesetzt wird, denn es gibt viele Möglichkeiten, Technologie mithilfe von Quantenphysik zu verbessern.
Hier soll es um die große, unscheinbare Schwester des Quantencomputing gehen: die Quantensimulation. Sie sind eng miteinander verknüpft und doch ist die Grundidee eine andere. Ich habe selbst Quantensimulatoren erforscht und bin deshalb möglicherweise leicht voreingenommen – doch ich finde sie höchst unterschätzt.
Wie Andy Williams sang: It’s the most wonderful time of the year! Nein, nicht Weihnachten – die Nobelpreise wurden vergeben! Dieses Jahr hatte das Nobelpreiskomitee ein besonderes Geschenk für uns: Ein Nobelpreis für Quantenphysik! Exakt 10 Jahre nach dem letzten großen Nobelpreis an die Quantenphysiker Serge Haroche und David Wineland. Keine Frage, dass wir uns das genauer anschauen müssen.
Auch Wissenschaftler:innen sind nur Menschen. Deshalb lesen sich Erfolgsgeschichten nicht selten wie ein Comicbuch: große Helden im Kampf für das Gute zum Wohle der Menschheit. Aus einem anderen Blickwinkel wirkt es aber manchmal eher wie das Gezeter alter, weißer Männer, die darum streiten, wer Recht hat. Beispiele dafür haben wir schon einige gesehen: Boltzmann und Planck im Kampf um die Entropie, Thomson und Rutherford bei der Entschlüsselung des Atoms, Newton und der Rest der Welt bei der Natur des Lichts. Und auch das Stern-Gerlach-Experiment, das diesen Monat seinen hundertsten Geburtstag feierte und zu den Meilensteinen der Quantenphysik gehört, war die Erfindung eines Wissenschaftlers, der unbedingt Recht haben wollte.
Polares Eis, der Mond, die Quantenwelt – was haben diese Orte gemeinsam? Es gibt kein W-Lan? Möglich. Es ist ungemütlich? Vermutlich. Sie sind unbewohnt? Keineswegs! All diese Orte hat ein bestimmtes Lebewesen (angeblich) schon gesehen. Mal freiwillig, mal fremdbestimmt, mal absichtlich, mal aus Versehen. Was ist das für ein Wesen, das sich an derart exotistischen, lebensfeindlichen Orten herumtreibt? Das Bärtierchen! 2014 wurden in der Arktis Bärtierchen gefunden, die seit über 30 Jahren „Winterschlaf“ hielten. Seit einer Bruchlandung einer israelischen Raumsonde 2019 liegen ein paar Bärtierchen auf dem Mond. Und laut einer Gruppe von Forscher:innen haben Bärtierchen nun auch den Sprung in die Quantenwelt geschafft! Aber stimmt das überhaupt?
Die Geschenketour des Weihnachtsmanns bereitet Kindern alle Jahre wieder Kopfzerbrechen: Wie schafft er es in einer einzigen Nacht jedes Kind auf der ganzen Welt zu besuchen? Doch Santas Reisegeschwindigkeit ist nicht das einzige Problem. Ich frage mich: Woher weiß er, ob das Kind, an dessen Schornstein, Balkon- oder Haustür er gerade steht, artig oder unartig war? Trägt er die Artig-Unartig-Liste in Papierform mit sich rum? Steht er in Funkkontakt zum Nordpol? Oder hat er eine ganz andere Methode? Wir fragen uns: Ist Kommunikation schneller als mit Lichtgeschwindigkeit möglich?