Würzburger Quantenphysik-Konzept

V32 Das hypothetische Scully-Englert-Walther-Experiment 1991: Welcher-Weg-Information ohne HUR

Welcher-Weg-Information  Verschränkte Zustände

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste

Vorschlag von Scully, Englert und Walther 1991

(1) Durch einen Laser (hoch) angeregte Rydberg-Atome passieren vor dem Doppelspalt zwei Hohlraumresonatoren, die so abgestimmt sind, dass sie durchlaufende Rydberg-Atome zur Abgabe eines Photons zwingen und dieses speichern können.

Wenn man ein Atom auf dem "Schirm" nachweist, kann man am Photon, das in einem der Resonatoren zurückgelassenen wurde, ablesen, welchen Spalt das Atom passiert hat. Energie und Impuls des im Resonator hinterlassenen Photons sind so gering, dass die Atome bei dieser Messung Energie und Impuls kaum ändern, also kaum "gestört" werden.

Dennoch verschwindet die Interferenz.

(2) Grund: Interferenz setzt Überlapp der Wellenfunktionen der interferierenden Systeme voraus; wenn kein Überlapp, gibt es auch keine Interferenz. Hier handelt es sich jeweils um die Zweiteilchen-Wellenfunktion eines Atoms verschränkt mit

einem Photon. Zwar überlappen sich auf dem Schirm die atomaren Anteile, die photonischen bleiben aber im Resonator RA oder RB getrennt zurück.

(3) Dieses Experiment wird häufig benutzt um darzustellen, dass "Komplementarität fundamentaler ist als die HUR" und nichts mit einer mechanischen Störung beim Messprozess zu tun hat. Mit solchen Störungen begründete man nämlich früher die HUR.

Die HUR ist tatsächlich die direkte Folge nicht gleichzeitiger Messbarkeit.

Der Versuch ist ein weiteres Beispiel dafür, dass Welcher-Weg-Information und Interferenz zueinander komplementär sind.

Es belegt erneut die Tatsache, dass die "Wellen" der Quantenphysik keine realistischen Wellen sind: Hier würde es sich (ohne Berücksichtigung von Spins) um eine "Welle" in einem 12-dimensionalen (Konfigurations-)Raum handeln, dessen 6 Koordinaten die Orte angeben, wo Messungen oder Rechnungen an den Atomen durchgeführt werden können, und wo die anderen 6 mit Messungen und Rechnungen an den Photonen zusammenhängen.

 E   1. Es ist möglich, Welcher-Weg-Information beim Doppelspalt quasi rückwirkungsfrei zu gewinnen. Dennoch verschwindet die Interferenzfigur. Grund ist, dass sich die verschränkten Zustände, bestehend aus Atom und Weg-Marker-Photon, nur teilweise auf dem Schirm überlagern. Der photonische Wellenfunktionsanteil bleibt hier in den Resonatoren zurück.

2. "Komplementarität ist fundamentaler ist als die HUR".