Wissenschaftler der University of Queensland in Australien haben gezeigt, dass in Bezug auf die Quantenmechanik zwei verschiedene Ereignisse gleichzeitig vorangehen können. Die Aufteilung des Kausalzusammenhangs wurde anhand der Polarisation von Photonen in einem Interferometer demonstriert. Dies wird von der Wissenschaft berichtet.
Im Verlauf der Studie schickten Physiker Photonen durch ein Interferometer - ein Gerät, mit dem ein Strahl elektromagnetischer Strahlung in mehrere Strahlen aufgeteilt wird, die sich über verschiedene optische Wege (A und B) bewegen. Schließlich vereinigen sich die beiden Strahlen wieder und überlappen sich, was zu Interferenzen führt. Der Aufbau wurde so zusammengesetzt, dass das Photon bei vertikaler Polarisation den linken Pfad wählt, dann zurückkehrt und auf die rechte Seite des Interferometers trifft. Bei horizontaler Polarisation bewegt sich das Teilchen zuerst auf dem rechten und dann auf dem linken Weg.
Bei diagonaler Polarisation „spaltet“sich jedoch die Quantenwelle, die die Position des Photons beschreibt, und bewegt sich gleichzeitig auf beiden Wegen. Vertikal und horizontal polarisierte Komponenten gehen zuerst ihren eigenen Weg, kehren zurück und gehen zum benachbarten Weg. Somit durchlaufen beide Komponenten jeden Pfad gleichzeitig, dh das Photon scheint beide Pfade gleichzeitig zu durchlaufen. Am Ende jedes Pfades teilt sich das Photon erneut, wobei eine Komponente zurückkommt und die andere das Setup verlässt.
Versuchsaufbau / Bild: Arxiv.org
In diesem Fall ist es sehr schwierig zu bestimmen, welches Ereignis dem anderen vorausgeht: Entweder erzeugt die Rückkehr der polarisierten Komponenten zum Anfang der Pfade das Auftreten des Durchgangs eines Photons entlang A und B gleichzeitig (das Photon passiert zuerst einen Pfad und dann entlang des anderen) oder die Aufspaltung eines "gegabelten" Photons in am Ende jedes der Pfade bewirkt eine einmalige Rückkehr der Komponenten zum Anfang jedes Pfades (und dann bewegt sich das Photon tatsächlich gleichzeitig auf beiden Pfaden).
Um dieses Problem zu lösen, führten die Wissenschaftler eine Reihe von Experimenten durch, bei denen jedes Mal zusätzliche Linsen in die Installation eingesetzt wurden, die die räumliche Verteilung des Lichtstrahls verändern. Auf diese Weise können Sie die Polarisation des Photons in dem Moment ändern, in dem sich die Quantenwellen wieder überlagern. Wenn jedes Photon im Strahl zuerst einen Weg und dann einen anderen passiert hat, muss die endgültige Polarisation des Photons einem bestimmten Wert entsprechen. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass es unmöglich war, experimentell zu bestimmen, welches Ereignis das andere tatsächlich verursacht. Mit anderen Worten, beide Prozesse sind Ursache und Wirkung voneinander.
