Dresden 2006 – wissenschaftliches Programm

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LT: Lehrertage

LT 2: Neues aus der Quantenphysik

LT 2.1: Vortrag

Freitag, 31. März 2006, 13:30–14:30, HSZ 02

Quantenexperimente mit massiven Molekülen: Die Suche nach den Grenzen und dem Nutzen des Welle-Teilchen-Dualismus — •Markus Arndt — Institut für Experimentalphysik Universität Wien

Das Konzept von Materiewellen ist so alt wie die Quantentheorie selber und Materiewellen aus Elektronen oder Neutronen sind heute Standardwerkzeuge der Festkörperphysik. Doch trotz seines großen Erfolges steht das Konzept "Materiewelle" im Konflikt zu unserem naiven Verständnis von Realität und unserer Erfahrung von Lokalität in der klassischen Welt. Wir werden die Seltsamkeiten der Quantenphysik an einigen Gedankenbeispielen illustrieren und dann eine Reihe von neueren Experimenten diskutieren, die den Übergang von der Quantenwelt in die klassische (Alltags-) Physik untersuchen. Dazu werden in Wien Quantenexperimente mit großen Molekülen durchgeführt, in denen die Masse und die Zahl der inneren Freiheitsgrade der interferierenden Teilchen stetig vergrößert wird. Wir werden vor allem die technischen Herausforderungen und reellen Chancen auf dem Weg zur Interferometrie mit Makromolekülen erörten. In diesen Versuchen können nun auch Mechanismen eingeführt werden, welche die Moleküle unter kontrollierten - und unserem Alltag ähnlichen - Bedingungen an ihre Umgebung koppeln. Diese Kopplung an die Umgebung führt zu einem Verlust der molekularen Kohärenz und zu einer Reduktion der Sichtbarkeit der Quantennatur in der Molekülinterferometrie. Man kann so auf einfache Weise zeigen, wie Quanteneffekte (die Kopplung an die Umgebung) dazu führen, dass andere Quantenphänomene (Materieinterferenz) unter bestimmten (und alltagsrelevanten) Bedingungen nicht mehr beobachtbar sind. Die Molekülinterferometrie dient so vor allem der Demonstration grundlegender physikalischer Phänomene. Sie eröffnet aber auch interessante Perspektiven für die Deposition von molekularen Nanostrukturen (Nanolithografie) oder für Präzisionsmessungen an grossen Molekülen (Metrologie), die ebenfalls kurz erläutert werden.