Neue Experimente zum Tunneln - schneller als das Licht?

Deutsche Wissenschaftler testen neuen Aufbau zur Quantenmechanik. Das bereits seit über zehn Jahren in der Wissenschaft diskutierte "Tunneln" von Photonen wurde in einem neuen Experiment erneut beobachtet. Dabei sollen sich Photonen mit Überlichtgeschwindigkeit von einem Ort zum anderen bewegt haben.

17. August 2007 um 12:12 Uhr / Nico Ernst

Bereits 1995 zeigten Günter Nimtz und Alfons Stahlhofen, heute tätig an den Universitäten von Köln und Koblenz, den Tunneleffekt von Mikrowellen: In einem Metallrohr sollte ein sich verjüngender Abschnitt als Barriere für die Wellen dienen. Tatsächlich kamen am Ende der Strecke aber Photonen an, noch bevor am Anfang Teilchen abgeschickt wurden.

Dieses Experiment wurde in der Wissenschaftswelt kontrovers diskutiert, bis es einige Monate später an der US-Universität von Berkeley mit einem ähnlichen Aufbau bestätigt werden konnte. Seitdem wurden mehrere Theorien zu den Ursachen des unzweifelhaft vorhandenen Effekts entwickelt. Am populärsten ist eine Erklärung unter der Annahme noch nicht nachgewiesener Teilchen, in die die Photonen am Beginn der Strecke aufgespalten werden. Falls dabei noch die Heisenberg'sche Unschärferelation greift, können einige der Teilchen quasi sofort das Ende der Strecke erreichen. Laut Heisenberg lassen sich Impuls und Ort eines Teilchens nicht gleichzeitig bestimmen, so dass die Partikel im Rahmen der Messung die Regeln Einsteins durchbrechen und schneller als das Licht reisen.

Nimtz und Stahlhofen wollten für ihr neues Experiment wissen, wie weit die Strecke der Sofort-Übertragung sein darf. Sie wählten dabei als Barriere ein Doppelprisma, das aus einem in der Diagonale in zwei Hälften geteilten Glaswürfel von 40 Zentimeter Kantenlänge besteht. Die Schnittflächen spielten eine optische Sperrschicht. Dabei "tunneln" einige Photonen aber dennoch durch die Barriere aus Luft. Da die Wellen eine Länge von 33 Millimetern hatten, konnten sie im Prisma stets gebrochen werden.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass dieser Effekt unabhängig von der Entfernung der beiden Prismen auftritt, sie konnten ihn aber nicht bei Distanzen größer als 1 Meter beobachten. Das Experiment gewinnt derzeit an Anerkennung, so berichtet unter anderem das Magazin New Scientist darüber. Eine Beschreibung ihres Aufbaus haben die Quantenphysiker in der Datenbank Arxiv (PDF) hinterlegt.