Beim Doppelspaltexperiment lässt man kohärentes Licht (z.B. das eines Lasers) durch eine Blende mit zwei schmalen, parallelen Spalten treten.
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Auf einem Beobachtungsschirm in einer Distanz zur Blende, die sehr viel größer ist als der Abstand a der Spalte, zeigt sich ein sogenanntes Interferenzmuster. Dieses Muster entsteht durch Beugung des Lichtes an einem Spalt.
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Das Experiment kann nicht nur mit den "Wellen" des Lichtes, sondern auch mit "Teilchen" (Elektronen, Neutronen, Atomen, Fulleren-Molekülen, usw.) durchgeführt werden. Es zeigt sich auch in diesen Fällen ein Interferenzmuster wie bei der Durchführung mit Licht. Das bedeutet, dass auch klassische Teilchen unter bestimmten Bedingungen Welleneigenschaften zeigen - man spricht von "Materiewellen". Mit dem Doppelspaltexperiment kann man so den Welle-Teilchen-Dualismus demonstrieren, der nur im Rahmen der Quantenmechanik erklärt werden kann. Dieses Experiment gilt als das wichtigste Experiment der Quantenmechanik, es ist ein herausragendes Beispiel dafür, wie die Quantenmechanik unsere Weltanschauung verändert.
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Betrachtet man die quantenmechanische Beschreibung des Experiments, so fällt eine wichtige Tatsache auf:
Der Beobachter muss in die Experimente mit einbezogen werden, da er durch die Detektion bzw. Messung des genauen Weges eines bestimmten Teilchens den Ausgang des Experiments entscheidend verändert (überraschenderweise kann diese Veränderung aber auch komplett rückgängig gemacht werden, etwa durch einen Quantenradierer).
In der klassischen Physik beeinflusst eine Messung nie das Ergebnis eines Versuches. In der Quantenphysik gibt es mehrere Ansätze, dieses Phänomen zu beschreiben. Alle diese Ansätze (Interpretationen oder Deutungen genannt) führen zum selben Ergebnis, sind aber konzeptuell unterschiedlich. Zwei Deutungen haben sich besonders profiliert:
Kopenhagener Deutung:
Beim Kollaps der Wellenfunktion sagt man, dass das Teilchen alle möglichen Wege gleichzeitig benutzt (linker oder rechter Spalt) und sich nicht "entscheidet" (es befindet sich in einer sogenannten Superposition aller möglichen Wege). Mehrere dieser Wege können nun miteinander interferieren und bilden so das erwartete Interferenzmuster. Der Detektor misst dabei aber immer nur ein Teilchen und legt somit seine Position erst fest.
Die Wahrscheinlichkeit, das Teilchen an einem bestimmten Ort zu detektieren, ist dabei durch das Interferenzmuster gegeben, das bei der Detektion vieler Teilchen sichtbar wird. Man könnte ein solches Teilchen also als ein "Geisterteilchen" bezeichnen, auch wenn man keien Möglichkeit hat, dies nachzuweisen, da diese Messung ja den "Geistercharakter" zerstören würde. Findet nun die Detektion schon vor dem Spalt statt, so stehen nicht mehr alle Wege für die Interferenz zur Verfügung und es ergibt sich eine andere Verteilung auf dem Schirm (das Interferenzmuster verschwindet).
Viele-Welten-Interpretation:
Eine weitere Interpretation ist die sogenannte Viele-Welten-Interpretation. Dort geht man davon aus, dass sich unsere Welt zu jedem Zeitpunkt in unendlich viele parallele Welten aufspaltet, in denen jeweils ein bestimmter Ausgang des Experiments realisiert ist (z.B. jeweils eine Welt für die Wege 1 und 2). Dies löst das Problem des Geistercharakters der Teilchen, da nun in jeder Welt die Position deterministisch bestimmt ist.
Quelle: Wikipedia
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