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Es spukt im Salz http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/15579/1.html Andrea Naica-Loebell 08.09.2003 Wissenschaftler stellen quantenmechanische Phänomene in Festkörpern auf der makroskopischen Ebene fest Jetzt gelang es einem englisch-amerikanischen Team in einem magnetischen Salz die Wirkung der Verschränkung zu beobachten. Verschränkung bedeutet, dass ein Paar Photonen durch die Messung die gleichen Eigenschaften hat, auch über große Entfernungen. Albert Einstein hatte diese Effekt bereits 1935 entdeckt und er nannte ihn eine "spukhafte Fernwirkung", weil er diesem Phänomen misstraute, das typisch für die verwirrenden Gesetze der Quantenwelt ist. Wird ein Photon eines solchen verschränkten Paares in seinen Eigenschaften verändert, dann ändert sich das zweite, entfernte Photon parallel und gleichzeitig. Die Eigenschaften werden in Nullzeit übertragen. Die Teilchen können nicht mehr unabhängig voneinander beschrieben werden (vgl. Haltbare Verschränkung). Für quantenmechanische Anwendungen wie den Quantencomputer (vgl. 0 und 1 gleichzeitig speichern), die Teleportation (vgl. Scotty, beam me up, there is no intelligent life on this planet!) , bzw. die Verschlüsselungstechnologie (vgl. Bob und Eve tun es im Quantenland) ist die Verschränkung Voraussetzung. S. Gosh, T.F. Rosenbaum von der University of Chicago, G. Aeppli vom Londoner University College und S.N. Coppersmith von der University of Wisconsin berichten jetzt in der Wissenschaftszeitschrift Nature über einen Zustand der Verschränkung in einem Salz, der das magnetische Verhalten des Materials beeinflusst. Bisher war das Phänomen nur aus der Quantenphysik, also der mikroskopischen Ebene, nicht aber aus der klassischen Physik, der makroskopischen Ebene, bekannt. Das Team um Gosh untersuchte das Verhalten einer Lithium-Holmium-Yttrium-Fluor-Verbindung (LiHoxY1-xF4) und stellte fest, dass Verschränkung für die vollständige Beschreibung der thermischen und magnetischen Eigenschaften des Salzes entscheidend ist. Die Atome in der Verbindung verhalten sich alle wie kleine Magneten, sie interagieren miteinander und richten sich entsprechend aus, wenn ein externes magnetisches Feld angelegt wird. Die Physiker-Gruppe untersuchte die Magnetisierungsfähigkeit ( Suszeptibilität) des Salzes bei verschiedenen, sehr tiefen Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts. Die Suszeptibilität bestimmt die innere magnetische Ausrichtung durch den Einfluss eines äußeren Magnetfeldes, je größer die Suszeptibilität, umso stärker richten sich die Magneten nach dem externen Magnetfeld aus. Wird die Temperatur erhöht, heizen sich die Magneten auf und ihr Verhalten wird chaotischer, weniger aufeinander ausgerichtet. Die Suszeptibilität wird also mit ansteigender Temperatur geringer, das ist theoretisch vorausgesagt und bereits mehrfach experimentell bewiesen worden. Aber die Rate ist entscheidend, also die Frage, in welchem Umfang die Suszeptibilität sich verringert. Genau das untersuchten die Forscher jetzt und sie stellten überraschend fest, dass die Suszeptibilität der magnetischen Atome in dem Salz höher blieb als theoretisch erwartet, was durch das Phänomen der Verschränkung erklärt und entsprechend berechnet werden kann. Zum ersten Mal ist nun der Einfluss von quantenmechanischer Verschränkung auf die makroskopischen Eigenschaften eines Materials entdeckt worden. Es ist an der Zeit, dass die klassische Festkörperphysik ihre Auffassung über das Verhalten bestimmter Materialien überdenkt, denn Gosh und Kollegen gehen davon aus, dass auch die Eigenschaften einer Reihe von anderen magnetischen Materialien von den Regeln der Quantenmechanik mitbestimmt wird. In seinem begleitenden News&Views-Artikel kommentiert Vlatko Vedral vom Imperial College London: Diese Arbeit ist aus mindestens zwei Gründen wichtig: einer ist, dass es für Physiker nicht mehr ausreicht nur das Energiespektrum eines Systems zu untersuchen, denn auch andere Merkmale - wie in diesem Fall die Verschränkung - können von allerhöchster Bedeutung für die Beschreibung eines Systems sein. Der andere Grund ist, dass schon ein kleines Maß von Verschränkung signifikante Effekte in der makroskopischen Welt verursachen kann. Das dürfte nach den neuen Erkenntnissen unstrittig sein, aber der britische Quantenphysiker spekuliert noch weiter: Es ist weitgehend akzeptiert, dass die Quantenmechanik am genauesten beschreibt, wie Atome sich zu Molekülen verbinden, und das ist die Grundlage aller Chemie. Chemie wiederum ist die Basis aller biologischen Prozesse, inklusive der metabolischen Kreisläufe und der Replikations-Maschinerie, die es dem Leben ermöglicht, auf Dauer zu bestehen. Könnte es also sein, dass Quanteneffekte nicht nur für das Verhalten unbelebter Materie verantwortlich sind, sondern zudem die Magie der Verschränkung entscheidende Bedeutung für die Existenz von Leben hat? Diese Argumentation wird untermauert von neuen Forschungserkenntnissen, denn gerade ist es Physikern der Universität Wien gelungen zu beobachten, wie biologische Moleküle zu Wellen werden - eine dramatische Demonstration der Effekte der Quantenmechanik (vgl. The wave nature of biomolecules and fluorofullerenes). _______________________ http://www.oekonux.de/
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