Würzburger Quantenphysik- Konzept

G32c Quantenobjekte

Objektive Wahrscheinlichkeit  Objektive Un-be-stimmtheit

Lehrtext/Inhalt  Glossar  Versuchsliste

Weil quantenphysikalische Teilchen keine Teilchen im klassischen Sinn sind, nennt man sie auch Quantenobjekte. Quantenobjekte sind ganz allgemein solche Objekte, für die die Quantentheorie zuständig ist. Diese sagt also vorher, welche Messwerte mit welchen Wahrscheinlichkeiten bei solchen Quantenobjekten auftreten werden, wenn Messungen vorgenommen werden.

Außer Teilchen (im Sinne der Quantentheorie) gehören also auch Teilchenzwillinge (z.B. Photonenzwillinge oder Biphotonen oder auch Elektronenzwillinge oder Atomzwillinge) und andere Objekte zu den Quantenobjekten.

Bei Teilchenzwillingen wird stets die Teilchenzahl 2 gemessen. Zu ihnen gibt es aber keine klassische Entsprechung, z.B. auch, weil ohne eine Messung die enthaltenen zwei Einzelteilchen bestimmte individuellen Eigenschaften nicht besitzen. Auch, wenn der Gesamtimpuls eines Teilchenzwillings  z.B. 0 ist, haben die beiden Einzelteilchen ohne eine Messung keinen be-stimmten Impuls. Führt man allerdings für eines der Einzelteilchen eine Impulsmessung durch und erhält z.B. für das Teilchen 1 den Impuls p, steht unmittelbar fest, dass dann das Teilchen 2 den Impuls -p haben muss. Das regelt der Impulserhaltungssatz.


Verschränkte Zustände (verschränkte Systeme) sind nichtklassische Quantenobjekte, die über die Eigenschaften des Gesamtzustands definiert sind. Nur der Gesamtzustand hat einige wenige Eigenschaften wie Gesamtimpuls oder Gesamtspin. Audretsch spricht von einem "Stoff fast ohne Eigenschaften". Für ihn gelten die "Geburtsurkunde verschränkter Systeme" und der "Dreiklang verschränkter Systeme" (beides von mir so genannt).

Die "Geburtsurkunde" legt die Eigenschaften des Gesamtzustands fest, die über dessen "Tod" bei einer Messung von Einteilchen-Eigenschaften hinaus gültig sind, also bei der Zerlegung in Einteilchen-Zustände. Vielfach in Form von Erhaltungssätzen legt sie die möglichen Kombinationen von Einteilchen-Zuständen nach einer Messung fest.

Der "Dreiklang" besagt, dass in vielen Fällen verschränkte Systeme aus Einteilchen-Zuständen entstehen, aber nicht aus einzelnen Teilchen bestehen, jedoch bei einer Messung von Einteilchen-Eigenschaften in Einteilchen-Zustände zerfallen (gemäß der "Geburtsurkunde").


Es gibt aber auch Quantenobjekte mit un-bestimmter Teilchenzahl. Eine monochromatische elektromagnetische Welle unterscheidet sich z.B. wenig von einem kohärenten Zustand mit un-bestimmter Photonenzahl.

(ergänzt 2018)