Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Forschung : Artikel [ Druckansicht ]

 
RELATIVITÄTSTHEORIE
Quantentest für Einsteins Äquivalenzprinzip
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Wien
astronews.com
7. Juni 2017

Einsteins Äquivalenzprinzip ist für das Verständnis der Gravitation und der relativistischen Raumzeit von fundamentaler Bedeutung. Bis jetzt war dieses Prinzip nur für Systeme getestet worden, deren Gesamtmasse sich in einem klassischen Zustand befindet. Jetzt wurde es erstmals für Atome auf die Probe gestellt, deren Gesamtmasse in einer Quantensuperposition überlagert war.

Äquivalenzprinzip

Die Forscher bestätigten die Gültigkeit des Äquivalenzprinzips mit einer relativen Genauigkeit von einigen Milliardstel. Bild: Guglielmo M. Tino, Universität Florenz [Großansicht]

In einem sagenumwobenen Versuch ließ der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei im 16. Jahrhundert angeblich Kugeln unterschiedlicher Masse vom Schiefen Turm von Pisa fallen. Damit soll er gezeigt haben, dass unter dem Einfluss der Gravitation verschiedene Körper mit derselben Beschleunigung fallen– sei es nun eine Vogelfeder oder ein Felsblock. Die Weiterentwicklung der Kernidee des Galileischen Versuchs durch Albert Einstein, Einsteins Äquivalenzprinzip, führte zur Entstehung einer der Grundsäulen moderner Naturwissenschaft, der Relativitätstheorie.

Nun hat ein internationales Team um Guglielmo Tino von der Universität Florenz und dem INFN ein Experiment realisiert, das als Quantenanalog des legendären Galileischen Tests betrachtet werden kann. Mit der Expertise von theoretischen PhysikerInnen der Universität Wien, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Queensland konnten Forscher der Universitäten Florenz und Bologna und der europäischen Raumfahrtagentur ESA Aspekte der Relativitätstheorie und der Quantenphysik kombinieren, und so ein Schema zur Messung des Einsteinschen Äquivalenzprinzips für ein Quantensystem entwickeln und im Experiment testen.

In der klassischen Physik beschreibt die berühmte relativistische Formel E=mc2, wie die Gesamtmasse eines Systems von seiner Energie abhängt. Im Gegensatz zur klassischen Theorie muss in der Quantentheorie ein System jedoch nicht immer eine bestimmte Energie haben. Es kann gleichzeitig zwei oder mehrere unterschiedliche Energiezustände in einer sogenannten Quantensuperposition einnehmen. Ein Quantensystem kann daher verschiedene Masse-Energien in Superposition aufweisen.

Werbung

Im aktuellen Versuch maßen die Forscher die durch die Gravitation verursachte Beschleunigung von Rubidium-Atomen. Diese waren in Quantensuperpositionen von verschiedenen inneren Energien gebracht und mittels Laserlicht auf außerordentlich niedrige Temperaturen nahe dem Absoluten Nullpunkt gekühlt worden. Um ihre Messungen durchzuführen, verwendeten die Wissenschafter ein neues Schema, das in der Gruppe in Florenz entwickelt wurde und auf einem Braggschen Atominterferometer beruht. Das Experiment bestätigte die Gültigkeit des Äquivalenzprinzips für Quantensuperpositionen mit einer relativen Genauigkeit von einigen Milliardstel.

"Das Experiment zeigt, dass die Körper, die keine wohl definierte Masse-Energie haben, in derselben Art und Weise fallen, wie jene mit einer bestimmten Masse-Energie. Damit ist die Gültigkeit des Einsteinschen Äquivalenzprinzips im Bereich der Quantenphysik überprüft", fasst Caslav Brukner von der Universität Wien und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zusammen.

Das im Experiment umgesetzte Schema kann zur Entwicklung neuer Sensoren mit vielfältigen Anwendungen führen: in der Geodäsie, in Studien über Vulkanausbrüche und Erdbeben, bei der Suche nach Mineralvorkommen, in der Trägheitsnavigation sowie bei Präzisionsmessungen von Zeit, Frequenzen, Beschleunigungen und Rotationen, um die grundlegenden Gesetze der Physik auf der Erde und im Weltall zu testen.

Über ihre Messungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in Nature Communications erschienen ist.

Forum
Quantentest für Einsteins Äquivalenzprinzip. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
MICROSCOPE: Satellit stellt Einstein auf den Prüfstand - 15. April 2016
Millisekunden-Pulsar: Trio als Test für Relativitätstheorie - 6. Januar 2014
Physik: Galileo Galilei auf dem Prüfstand - 14. Mai 2004
Links im WWW
Fachartikel in Nature Communications
Universität Wien
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
 
Werbung
Werbung
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2017. Alle Rechte vorbehalten.  W3C

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2017
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: http://astronews.com/news/artikel/2017/06