Einführung zu Bell-Theorem
Die Quantenphysik beschäftigt sich mit der Erforschung der kleinsten Teilchen und ihrer Wechselwirkungen. Diese Teilchen verhalten sich anders als die in unserer Alltagswelt bekannten Teilchen. Die Quantenphysik hat uns viele faszinierende Entdeckungen und Technologien gebracht, wie zum Beispiel den Laser, den Transistor und die Kernspintomographie. Ein Phänomen der Quantenphysik ist die Verschränkung oder englisch Entanglement. Diese besagt, dass zwei Teilchen, die sich einmal miteinander verbunden haben, auch in großer Entfernung voneinander noch miteinander verbunden sind. Bell-Theorem ist eine Formel, die beschreibt, wie die Quantenphysik diese Verschränkungen beschreibt und wie man sie überprüfen kann.
Was ist Bell-Theorem?
Das Bell-Theorem ist eine Aussage über die Quantenphysik, deren Gültigkeit experimentell überprüft werden kann. Die Formel besagt, dass es bei der Beschreibung von Verschränkungen keine verborgenen Variablen geben kann, die die Messergebnisse beeinflussen könnten. Wenn zum Beispiel zwei Teilchen miteinander verschränkt sind und man an einem Teilchen eine Messung durchführt, dann wird das Ergebnis der Messung am anderen Teilchen sofort festgelegt, unabhängig von der Entfernung zwischen den Teilchen. Das Bell-Theorem besagt nun, dass es keine verborgenen Variablen geben kann, die diesen Effekt erklären könnten. Diese Aussage widerspricht der klassischen Physik, in der es eine solche Erklärung geben würde.
Experimente zur Überprüfung von Bell-Theorem
Es gibt verschiedene Experimente, die das Bell-Theorem überprüfen sollen. Diese Experimente bauen auf den Eigenschaften der Verschränkung auf. Dabei wird mittels Lasern und optischen Geräten ein Paar von Teilchen erzeugt, das verschränkt ist. Die Teilchen werden dann getrennt und an verschiedenen Orten gemessen. Wenn die Messwerte des einen Teilchens von vorneherein feststehen, dann müssten die Messwerte des anderen Teilchens ebenfalls feststehen. Die Experimente zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist und dass die Quantenphysik tatsächlich ohne verborgene Variablen arbeitet.
Beispiel: Entanglement-Experiment von Alain Aspect
Ein bekanntes Experiment zur Überprüfung von Bell-Theorem wurde von Alain Aspect durchgeführt. Er konnte zeigen, dass die Messwerte der Verschränkung von Photonen tatsächlich nicht durch verborgene Variablen beeinflusst werden konnten. Das Experiment war sehr aufwendig und wurde in den 1980er Jahren durchgeführt. Es hat jedoch gezeigt, dass die Quantenphysik tatsächlich anders arbeitet als die klassische Physik und dass Verschränkungen keine verborgenen Variablen haben können. Dieses Experiment und weitere Experimente haben gezeigt, dass die Quantenphysik eine sehr realistische Beschreibung unseres Universums liefert.
