Frage von DeuShades, 52

Wie weist man die Superposition von Zuständen in der Quantenphysik nach?

Der Spin von Quanten (z.B. Photonen) kann eine Superposition aus zwei Richtungen sein, also beide Zustände gleichzeitig annehmen. Wie wurde das nachgewiesen, wenn die Superposition sofort verschwindet, sobald man den Spin des Quants direkt oder indirekt misst? (Wenn ihr eine Quelle dazu habt, wäre echt toll)

Danke schonmal für eure Antworten :)

Antwort
von grtgrt, 28

Als quantenphysikalische Superposition (auch Überlagerungszustand genannt) bezeichnet man eine Situation, in der man nicht weiß, wie ein Quant eine ihm gestellte Messfrage beantworten wird.

Was quantenphysikalische Messung liefert, ist nämlich nicht der Zustand, in dem die Messapparatur das Quant antrifft, sondern stets nur der Zustand, in dem sie das Quant zurücklässt.

Dieser Zustand hängt dann insbesondere davon ab, welche Messfrage gestellt wurde. Die Antwort auf eine quantenphysikalische Messfrage ist stets nur einer der Werte JA oder NEIN. 

Am Beispiel von Photonen, die nach ihrer Polarisierung gefragt werden, ist das noch genauer erläutert in Notiz https://ggreiter.wordpress.com/2015/03/25/schrodingers-katze-warum-das-gleichnis... (auch die Kommentare dazu sollte man lesen).


Antwort
von rolle216, 7

Die Superpositionszustände in der Quantenmechanik verbunden mit deren "Zusammenbruch" bei der Messung sind ein mathematisches Modell, das die entsprechenden Messergebnisse gut erklären kann. Und deshalb ist es gültig. 

Als Tipp: Man sollte nicht versuchen sich unter diesen Superpositionen bildlich etwas vorzustellen und das mit der wahrnehmbaren Welt abzugleichen. Das ist ein reines abstraktes Modell. Das gilt eigentlich für die gesamte Quantenmechanik.

Und noch ein Hinweis: Photonen sind Bosonen und haben keinen Spin.

Antwort
von BurkeUndCo, 8

Doppelspaltexperiment.

Wenn die Strahlungsrate des Lichts so gering ist, dass immer nur ein Photon gleichzeitig unterwegs sein kann, dann können nicht 2 Photonen miteinander interferieren, sondern das Ergebnis muss die Folge der Superposition der Wege sein, die 1 einziges Photon nimmt.

Antwort
von zalto, 22

Da reicht schon das Doppelspaltexperiment

https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspaltexperiment

Man beobachtet Interferenzen - aber versucht man herauszufinden, welchen Weg ein bestimmtes Teilchen genommen hat, verschwindet das Interferenzmuster.

Kommentar von grtgrt ,

Den Begriff "Superposition" (Überlagerungszustand) erklärt das Doppelspalt-Experiment keineswegs.

Kommentar von zalto ,

IMHO schon, weil es nur zu einer Interferenz kommt, wenn das Teilchen alle möglichen Wege gleichzeitig benutzt. Das Muster ist sonst klassisch nicht erklärbar.

Findet aber die Detektion vor dem Spalt statt, so stehen nicht mehr alle Wege zur Verfügung und es kommt zu keiner Interferenz.

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